[發明專利]一種導彈駕駛儀擾動補償控制方法

有效

• 申請號: 202010014365.5
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111324142B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 楊登峰;鐘楊威;蔣金龍;張力;曾奎;羅偉;張培喜;陳興福;史祥鵬;鄢琴濤
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;F42B15/01
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 孟歡

一種導彈駕駛儀擾動補償控制方法，涉及制導控制領域，包括：以導彈為被控對象建模并設計相應的傳統姿態駕駛儀；建立被控對象的非線性動力學方程組；考慮綜合干擾zsubgt;3/subgt;建立狀態空間標準型；通過非線性運動學方程組獲取被控對象的輸入輸出結果設計擴張狀態觀測器；通過擴張狀態觀測器將綜合干擾zsubgt;3/subgt;和控制增益bsubgt;0/subgt;反饋到傳統姿態駕駛儀的控制輸出處得到自抗擾三回路姿態駕駛儀；對導彈進行擾動補償控制。本發明有益效果：繼承現有駕駛儀結構和設計參數，通過自抗擾擴張狀態觀測器對導彈建模過程中因參數固化和小擾動假設產生的未建模擾動和不確定性干擾進行估計和補償，由擴張狀態觀測器將綜合干擾反饋到控制輸出處從而實現姿態駕駛儀解耦設計。

技術領域

本發明涉及制導控制技術領域，尤其涉及一種導彈駕駛儀擾動補償控制方法。

背景技術

導彈作為一種制導武器，其自動駕駛儀設計使命是快速跟蹤導引指令、克服飛行干擾，直至最終命中目標。傳統自動駕駛儀設計多基于局部線性化假設，在彈體線性區內控制具有較好的效果。然而隨著現代武器性能要求以及攻防對抗強度的不斷提高，導彈飛行特性日益復雜，導彈駕駛儀設計與戰術技術指標之間的矛盾也越來越突出。

其具體體現在：

1)導彈模型中包含的非線性、強耦合問題；2)氣動力和力矩系數的不確定性；3)未建模動力學特性；4)執行機構響應特性；5)傳感器非線性特性等。

為了解決上述問題，許多基于現代控制理論的設計方法便應運而生。如二次型控制、H_∞控制、狀態Ricatti方程、動態逆控制、滑模變結構控制、神經網絡控制等。但這些方法多采用狀態空間方式，完全拋棄了傳統設計結構，參數設計復雜，不便于工程實現，有些甚至于還處于理論研究階段，穩定性有待商榷。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明目的在于提供一種導彈駕駛儀擾動補償控制方法，該方法在充分繼承原有駕駛儀設計結構和參數的基礎上，采用自抗擾擴張狀態觀測器估計和補償未建模動態和不確定性干擾，能夠有效提高控制魯棒性。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種導彈駕駛儀擾動補償控制方法，包括如下步驟：

步驟S1、以導彈為被控對象建模并設計相應的傳統姿態駕駛儀；

步驟S2、建立被控對象的非線性動力學方程組；

步驟S3、依據自抗擾理論，將被控對象的氣動交聯耦合的耦合影響、運動學耦合的耦合影響、動力學耦合的耦合影響、導彈不確定性影響和/或未建模特性影響考慮為綜合干擾z₃，建立關聯于綜合干擾z₃的被控對象的狀態空間標準型；

步驟S4、通過非線性運動學方程組獲取被控對象的輸入輸出結果，基于被控對象的狀態空間標準型和輸入輸出結果設計連接傳統姿態駕駛儀的擴張狀態觀測器；

步驟S5、導彈飛行時，通過擴張狀態觀測器獲取關聯于導彈的綜合干擾z₃和控制增益b₀，并將綜合干擾z₃和控制增益b₀反饋到傳統姿態駕駛儀的控制輸出處得到自抗擾三回路姿態駕駛儀；

步驟S6、導彈飛行時，通過自抗擾三回路姿態駕駛儀對導彈進行擾動補償控制。

優選的，步驟S1具體包括如下步驟：

步驟S101、以導彈為被控對象建立導彈控制閉環回路控制模型；

步驟S102、根據到導彈控制閉環回路模型選擇相應的傳統姿態駕駛儀，并對傳統姿態駕駛儀的控制參數進行設計；