[發明專利]一種導彈助推段自適應動態面控制方法和裝置

有效

• 申請號: 202110305396.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113064350B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 王鵬;楊凱銅;湯國建
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種導彈助推段自適應動態面控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根據預設的導彈助推段姿態控制模型，使用非線性干擾估計技術得到對應的非線性干擾觀測器；

根據所述導彈助推段姿態控制模型，使用動態面設計技術得到導彈助推段姿態控制律；

根據所述非線性干擾觀測器輸出的干擾估計值對所述導彈助推段姿態控制律進行修正，得到期望控制力矩；

根據所述導彈助推段姿態控制模型和所述期望控制力矩得到對應的導彈控制指令，使用所述導彈控制指令進行導彈姿態控制；

所述導彈助推段姿態控制模型的建立方式包括：

在預設的導彈姿態控制系統中，獲取控制力矩和對應的導彈助推段姿態數據；

根據所述控制力矩和所述導彈助推段姿態數據的對應關系，使用導彈助推段的姿態動力學方程和姿態運動學方程，建立導彈助推段姿態控制模型；

導彈助推段的姿態動力學方程和姿態運動學方程為：

其中，J_x,J_y,J_z分別為彈體三軸轉動慣量，為俯仰角，ψ為偏航角，γ為滾轉角，ω_x,ω_y,ω_z分別為彈體三軸旋轉角速度，M_x,M_y,M_z分別為彈體所受到的總的滾轉力矩、偏航力矩和俯仰力矩，M_cx,M_cy,M_cz分別為彈體發動機產生的滾轉控制力矩、偏航控制力矩和俯仰控制力矩；

所述導彈助推段姿態控制模型為：

其中，狀態向量x₂＝[ω_z,ω_y]^T，控制輸入u＝[M_cz,M_cy]^T為發動機擺角產生的控制力矩，d₁,d₂為干擾項，b₁,b₂是非奇異的，

所述非線性干擾觀測器包括：

對干擾項d₁的非線性干擾觀測器，表示為

對干擾項d₂的非線性干擾觀測器，表示為

其中，和分別為的估計值，q₂₁和q₂₂為輔助變量，

其中C₁₁₁～C₂₂₃為給定的正的增益常數；

根據所述非線性干擾觀測器輸出的干擾估計值對所述導彈助推段姿態控制律進行修正，得到期望控制力矩的方式包括：

其中，

c₁為第一動態面，指令值x_2d為虛擬控制輸入，c₂為第二動態面，u為所述導彈助推段姿態控制模型的控制輸入，k₁₁,k₁₂,k₂₁,k₂₂為給定的正的增益常數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導彈助推段姿態控制模型為擺角姿態控制模型；

根據所述導彈助推段姿態控制模型和所述期望控制力矩得到對應的導彈控制指令的方式包括：

計算擺角產生的控制力矩在導彈彈體上的分量，

其中，x_g,y_g,z_g分別為彈體質心在彈體三個主軸的分量，T_xb,T_yb,T_zb分別為發動機推力在彈體三個主軸的分量，l_fP為發動機噴管擺心位置距彈體頭部頂點的距離；

根據所述導彈助推段姿態控制模型的第一動態面、第二動態面和控制輸入，得到預設的姿態角對應的控制力矩，根據得到的控制力矩得到控制指令，

其中，P為預設的發動機推力值，為俯仰擺角，δ_ψ為偏航擺角。