[發明專利]基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令快速跟蹤方法有效
| 申請號： | 201710172666.9 | 申請日： | 2017-03-21 |
| 公開（公告）號： | CN106814626B | 公開（公告）日： | 2019-06-14 |
| 發明（設計）人： | 張友安;王玲玲;劉海峰;孫玉梅;蘇鳳;王美春;吳華麗 | 申請（專利權）人： | 煙臺南山學院;中國人民解放軍海軍航空工程學院 |
| 主分類號： | G05B13/04 | 分類號： | G05B13/04 |
| 代理公司： | 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237 | 代理人： | 麥春明 |
| 地址： | 265713 山*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 模糊 結構 超聲速 飛行器 過載 指令 快速 跟蹤 方法 | ||
本發明公開了基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令快速跟蹤方法，測量飛行器縱向過載誤差、俯仰角速度與俯仰角加速度；采用縱向過載誤差信號，設計過載、角加速度與角速度混合的滑模面信號s；針對滑模面信號s構造非線性滑模控制量δz；構造模糊系統，建立控制律增益與參數的模糊調整規則；飛行器俯仰通道過載控制的建模與數字仿真模擬；確定最終的基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令跟蹤控制器參數，使得整個飛行器俯仰通道過載控制器具有滿意的穩定性與響應速度。
技術領域
本發明屬于飛行器控制技術領域，涉及一種基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令快速跟蹤方法。
背景技術
高超聲速飛行器的控制問題在世界各軍事強國中引起了廣泛的關注，尤其是隨著超聲速導彈、飛機、高超聲速導彈、運載器的發展，其軍事應用價值吸引了各軍事強國投入大量的人力物力開展研究。而過載控制則是在很多對機動性要求的空空導彈中早有應用，當然相對來說，姿態控制體系的發展更為成熟，應用也更為廣泛。而在飛行器控制算法上，PID控制無疑是應用最為廣泛的算法之一，但隨著飛行器速度與外形越來越復雜，很多時候PID控制設計方法已無法滿足其設計要求，或者算法穩定裕度不足，或者算法過于保守使得快速性不好。因此越來越多的學者嘗試采用非線性控制方法甚至智能控制方法來改善高超聲速飛行器的控制系統設計。變結構控制無疑是眾多非線性控制算法中最具有發展前景的方法之一，而模糊控制作為智能控制方法之一，也由于其良好的物理意義而廣泛應用于工業控制之中。
超聲速飛行器的過載控制在很多對機動性要求比較高的空空導彈中早有應用，但其控制難點在于非最小相位特性使得傳統的PID控制在某些特征點難以保證系統穩定。
發明內容
為實現上述目的，本發明提供一種基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令快速跟蹤方法，實現了對給定過載信號的快速跟蹤，保證超聲速飛行器俯仰通道過載控制的穩定性。
本發明所采用的技術方案是，基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令快速跟蹤方法，按照以下步驟實施：
步驟1，測量飛行器縱向過載誤差、俯仰角速度與俯仰角加速度；
步驟2，采用縱向過載誤差信號，設計過載、角加速度與角速度混合的滑模面信號s；
步驟3，針對滑模面信號s構造非線性滑模控制量δz；
步驟4，構造模糊系統，建立控制律增益與參數的模糊調整規則；
步驟5，飛行器俯仰通道過載控制的建模與數字仿真模擬；
步驟6，將步驟1-4所得到的結果，輸入步驟5建立的超聲速飛行器俯仰通道簡化模型，通過選取合適的滑模面參數、模糊系統參數、控制增益參數，并觀察輸出曲線，從而確定最終的基于模糊變結構的超聲速飛行器過載指令跟蹤控制器參數，使得整個飛行器俯仰通道過載控制器具有滿意的穩定性與響應速度。
進一步的，所述步驟1，按照以下步驟進行：將加速度計、俯仰角速率陀螺儀、角加速度計安裝在飛行器器體上，其中采用加速度計測量飛行器的縱向過載，記為ny，采用俯仰角速率陀螺儀測量飛行器俯仰角速度，記為ωz，采用角加速度器測量飛行器俯仰角加速度，記為將縱向過載值ny與飛行器縱向過載指令進行比較，得到縱向過載誤差，記作e，其滿足
進一步的，所述步驟2，設計的滑模面信號s為：
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