[發明專利]一種基于L1自適應控制的變體巡飛彈控制方法

有效

• 申請號: 202010059132.7
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111176315B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 智永鋒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明是一種新式變體巡飛彈飛行系統控制方法，首先對變體巡飛彈建模過程進行了研究，分析出了變體巡飛彈在不同速度、后掠角運動狀態下主要氣動力參數的變化規律，得到了變體巡飛彈包含了形變參數的線性狀態空間模型；研究變體巡飛彈基于L₁自適應控制的飛行控制律設計，針對外界擾動和系統控制輸入高頻振蕩設計狀態預測器和低通濾波器有效提高了變體巡飛彈的控制效果。

技術領域

本發明屬于變體式巡飛彈新型自適應控制方法，利用在模型參考自適應控制方法基礎上改進的L₁自適應控制方法，對變體巡飛彈變形控制過程中的不確定性高頻振蕩進行抑制，提高了變體巡飛彈變形過程中的穩定性和魯棒性。

背景技術

為了應對現代信息化戰爭中復雜的戰場環境，世界各軍事強國紛紛投入大量資金與技術人員研發新概念武器，巡飛彈作為無人機與導彈結合的產物應運而生，已成為各國戰場武器研發的重點與熱點。作為后起之秀，巡飛彈相較于無人機、常規導彈、巡航導彈、偵察彈和制導導彈具有多種優勢。與無人機相比，它可利用多種武器平臺發射投放，進入作戰區域快，突防能力強；與常規彈相比，巡飛彈滯空時間長、作用范圍廣，能夠發現并打擊隱蔽目標；與巡航導彈相比，它的成本低、尺寸小、雷達截面小隱身性能好，能夠在高強度的現代戰爭中高效完成作戰任務；與偵察彈相比，其偵察時間長、偵察面積大；與制導導彈相比，其戰術使用靈活，能根據戰場形式變化，自主或遙控改變飛行路線及任務，對敵對目標形成長時間威脅。因此，巡飛彈的研制和使用極大地拓展了原有戰場武器的使用模式，它能夠在作戰的各階段都能為前線部隊提供靈活多樣無間斷的火力支援，豐富了部隊作戰的戰術，可以極大提高部隊的戰斗力。

但是，恰恰因為巡飛彈作戰功能多樣、發射使用靈活多變給武器裝備研發提出了不小的挑戰。巡飛彈在復雜環境下的飛行控制律設計是目前巡飛彈研發面臨的主要問題。新式變體巡飛彈是巡飛彈與變體飛行器技術相結合的產物，變體巡飛彈飛行過程中主要分為偵察階段與打擊目標階段，處于偵察階段時巡飛彈類似于一般偵察無人機，而當改變工作狀態處于攻擊階段時，巡飛彈會主動收縮翼面轉換為飛航導彈的形式。在這一變化過程中，巡飛彈外形和氣動參數等大幅快速變化，變形過程中飛行器的結構、外形和氣動參數大幅快速變化，且變形引起附加的慣性力和力矩，使得模型具有較強的時變性和不確定性，飛行穩定性會受到較大影響。尤其是系統中不確定性引起的高頻振蕩往往會導致飛行器解體。因此，研究新型變體巡飛彈飛行控制技術有著十分重要的意義。

一般自適應控制技術針對變體巡飛彈系統存在不確定性時，雖然也可以使系統的狀態誤差收斂。但是，在瞬時狀態下會出現控制輸入的高頻振蕩，當自適應增益取值較小時，還會引發出系統的未建模狀態。L₁自適應控制方法是一種新式自適應控制方法，其自適應律能夠在保證系統快速自適應的同時系統魯棒性也較強，對于控制輸入中的高頻振蕩也有較好的抑制效果。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于L1自適應控制的變體巡飛彈控制方法。

技術方案

一種基于L1自適應控制的變體巡飛彈控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：步驟1：建立變體巡飛彈模型的非線性性微分方程為：

式中，五個狀態變量分別是速度、攻角、俯仰角速度、俯仰角和高度的變化量，m為巡飛彈的質量，T為巡飛彈發動機推力，g為重力加速度，L、D和M分別為升力、阻力和俯仰力矩；

C_L＝(0.1179+0.0001875Ma-0.126ξ)α+0.0056δ_e

C_D＝0.04915+0.02997Ma-0.04908ξ+(0.001457+0.0001342Ma-0.001495ξ)α²