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[發(fā)明專利]一種可預(yù)先設(shè)定調(diào)整時(shí)間的自適應(yīng)滑模末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201910320394.1 申請(qǐng)日: 2019-04-19
公開(公告)號(hào): CN109977613B 公開(公告)日: 2021-01-01
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 侯明哲;李鑫宇;譚峰;蔡光斌 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
主分類號(hào): G06F30/15 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20
代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206 代理人: 高媛
地址: 150000 黑龍*** 國(guó)省代碼: 黑龍江;23
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 預(yù)先 設(shè)定 調(diào)整 時(shí)間 自適應(yīng) 滑模末 制導(dǎo) 設(shè)計(jì) 方法
【權(quán)利要求書】:

1.一種預(yù)先設(shè)定調(diào)整時(shí)間的自適應(yīng)滑模末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述方法包括如下步驟:

步驟一、明確控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)

所述控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)是:使視線角速率誤差在指定時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定要求;

步驟二、建立三維飛行器末制導(dǎo)的動(dòng)態(tài)模型:

其中:表示狀態(tài)變量x關(guān)于時(shí)間t的導(dǎo)數(shù);

式中:qθ,分別表示視線角的傾斜角和方位角,分別表示視線角的傾斜角速率和方位角速率,θm,分別表示飛行器速度的傾斜角和方位角,Vm,分別表示飛行器的速度和加速度,分別表示目標(biāo)的方位角和方位角速率,Vt,分別表示目標(biāo)的速度和加速度,且分別表示目標(biāo)的切向加速度和法向加速度,r表示飛行器與目標(biāo)間的距離,g表示重力加速度,u1,u2表示輸入信號(hào);

步驟三、基于滑模面設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模制導(dǎo)律:

所述滑模面為:

s=x-η;

其中:s代表滑模變量,且有兩個(gè)分量s1,s2,η表示期望視線角速率;

所述自適應(yīng)滑模制導(dǎo)律為:

其中:G-1(x)=B-1(x)M(x),f(x)=-M-1(x)D(x)x,k=[k1,k2]T,ki>0,i=1,2,k表示控制器靜態(tài)增益,ε表示視線角速率誤差的穩(wěn)態(tài)控制精度,sat代表飽和函數(shù);

步驟四、閉環(huán)系統(tǒng)分析

將制導(dǎo)律代入三維飛行器末制導(dǎo)動(dòng)態(tài)模型得:

將上式代入滑模面的導(dǎo)數(shù)得:

定義估計(jì)誤差則有

定義第i個(gè)分量的Lyapunov函數(shù)為:

求導(dǎo)得:

當(dāng)|si|>ε時(shí),

由此得到:

(1)si(t)可能一直在區(qū)間[-ε,ε]之內(nèi),也可能運(yùn)動(dòng)至區(qū)間[-ε,ε]之外,當(dāng)|si(t)|>ε時(shí),Vi(t)嚴(yán)格單調(diào)遞減,si(t)最終會(huì)回到并保持在區(qū)間[-ε,ε]之內(nèi),即使si(t)運(yùn)動(dòng)至區(qū)間[-ε,ε]之外,也始終滿足

(2)估計(jì)誤差始終滿足

(3)即使參數(shù)μ選取較大也未必會(huì)導(dǎo)致控制器增益很大,因?yàn)榭刂破髟鲆嬷辉趨^(qū)間[-ε,ε]外才保持增長(zhǎng);

步驟五、閉環(huán)系統(tǒng)檢驗(yàn):

借助計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真工具M(jìn)atlab/Simulink進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)檢驗(yàn),如果閉環(huán)系統(tǒng)性能令人滿意,即:t≥Tf時(shí),視線角速率誤差達(dá)到精確度要求,則設(shè)計(jì)結(jié)束,如果不令人滿意,則返回步驟三。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先設(shè)定調(diào)整時(shí)間的自適應(yīng)滑模末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述步驟二中,

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先設(shè)定調(diào)整時(shí)間的自適應(yīng)滑模末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述步驟二中,dlum第i個(gè)分量滿足|dlumi|≤di,di為未知有界正的常數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先設(shè)定調(diào)整時(shí)間的自適應(yīng)滑模末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述步驟三中,滿足如下自適應(yīng)律:

根據(jù)實(shí)際情況,對(duì)di進(jìn)行預(yù)估,記預(yù)估值上界為并選取參數(shù)μ使得

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)先設(shè)定調(diào)整時(shí)間的自適應(yīng)滑模末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法,其特征在于所述步驟三中,η滿足以下條件:

(1)在[0,∞)上一階連續(xù)可導(dǎo);

(2)η,均有界;

(3)η(0)=x(0),

(4)當(dāng)t≥Tf時(shí),Tf代表閉環(huán)制導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)先設(shè)定調(diào)整時(shí)間的自適應(yīng)滑模末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法,其特征在于ηi定義如下:

ai0=xi(0),ai1=0,

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