[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

• 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

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：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(biāo)的方位角和方位角速率，V_t,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,k_i＞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)|s_i|＞ε時(shí)，

由此得到：

(1)s_i(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)|s_i(t)|＞ε時(shí)，V_i(t)嚴(yán)格單調(diào)遞減，s_i(t)最終會(huì)回到并保持在區(qū)間[-ε,ε]之內(nèi)，即使s_i(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≥T_f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，d_lum第i個(gè)分量滿足|d_lumi|≤d_i，d_i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)d_i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≥T_f時(shí)，T_f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η_i定義如下：

a_i0＝x_i(0),a_i1＝0,