[發明專利]一種可預先設定調整時間的自適應滑模末制導律設計方法

有效

• 申請號: 201910320394.1
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109977613B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 侯明哲;李鑫宇;譚峰;蔡光斌
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: 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

1.一種預先設定調整時間的自適應滑模末制導律設計方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一、明確控制系統的設計任務

所述控制系統的設計任務是：使視線角速率誤差在指定時間內達到指定要求；

步驟二、建立三維飛行器末制導的動態模型：

其中：表示狀態變量x關于時間t的導數；

式中：q_θ,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，θ_m,分別表示飛行器速度的傾斜角和方位角，V_m,分別表示飛行器的速度和加速度，分別表示目標的方位角和方位角速率，V_t,分別表示目標的速度和加速度，且分別表示目標的切向加速度和法向加速度，r表示飛行器與目標間的距離，g表示重力加速度，u₁,u₂表示輸入信號；

步驟三、基于滑模面設計自適應滑模制導律：

所述滑模面為：

s＝x-η；

其中：s代表滑模變量，且有兩個分量s₁,s₂，η表示期望視線角速率；

所述自適應滑模制導律為：

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

步驟四、閉環系統分析

將制導律代入三維飛行器末制導動態模型得：

將上式代入滑模面的導數得：

定義估計誤差則有

定義第i個分量的Lyapunov函數為：

求導得：

當|s_i|＞ε時，

由此得到：

(1)s_i(t)可能一直在區間[-ε,ε]之內，也可能運動至區間[-ε,ε]之外，當|s_i(t)|＞ε時，V_i(t)嚴格單調遞減，s_i(t)最終會回到并保持在區間[-ε,ε]之內，即使s_i(t)運動至區間[-ε,ε]之外，也始終滿足

(2)估計誤差始終滿足

(3)即使參數μ選取較大也未必會導致控制器增益很大，因為控制器增益只在區間[-ε,ε]外才保持增長；

步驟五、閉環系統檢驗：

借助計算機數值仿真工具Matlab/Simulink進行閉環系統檢驗，如果閉環系統性能令人滿意，即：t≥T_f時，視線角速率誤差達到精確度要求，則設計結束，如果不令人滿意，則返回步驟三。

2.根據權利要求1所述的預先設定調整時間的自適應滑模末制導律設計方法，其特征在于所述步驟二中，

3.根據權利要求1所述的預先設定調整時間的自適應滑模末制導律設計方法，其特征在于所述步驟二中，d_lum第i個分量滿足|d_lumi|≤d_i，d_i為未知有界正的常數。

4.根據權利要求1所述的預先設定調整時間的自適應滑模末制導律設計方法，其特征在于所述步驟三中，滿足如下自適應律：

根據實際情況，對d_i進行預估，記預估值上界為并選取參數μ使得

5.根據權利要求1所述的預先設定調整時間的自適應滑模末制導律設計方法，其特征在于所述步驟三中，η滿足以下條件：

(1)在[0,∞)上一階連續可導；

(2)η,均有界；

(3)η(0)＝x(0)，

(4)當t≥T_f時，T_f代表閉環制導系統的調整時間。

6.根據權利要求5所述的預先設定調整時間的自適應滑模末制導律設計方法，其特征在于η_i定義如下：

a_i0＝x_i(0),a_i1＝0,