[發明專利]一種加入積分器動態限幅的導彈滾動姿態控制方法

在審

• 申請號: 202310136344.4
• 申請日: 2023-02-17
• 公開（公告）號: CN116068882A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 余帥先;金一歡;田野;鄭子元;沈烽
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

一種加入積分器動態限幅的導彈滾動姿態控制方法，屬于飛行控制技術領域。本發明包括：制導指令解算單元計算出導彈的滾動指令，并發送給滾動姿態控制器，敏感元件單元測量導彈的滾動角速度，并發送給滾動姿態控制器；滾動姿態控制器依據最大可用舵偏計算積分器輸出值的上界和下界；依據上界和下界對積分器輸出進行限幅；依據經過限幅處理的信息，計算變結構控制器輸出；依據變結構控制器輸出以及滾動角速度，計算滾動舵指令；滾動舵指令發送給舵系統，控制導彈運動。本發明解決了導彈大角速度滾動下因積分器輸出值過大，滾動舵偏長時間處于限幅狀態，舵偏需要較長時間脫離飽和區，從而導致導彈滾動角速度大幅度震蕩，姿態不穩定的問題。

技術領域

本發明涉及一種加入積分器動態限幅的導彈滾動姿態控制方法，屬于飛行控制技術領域。

背景技術

導彈滾動姿態控制是指接受到滾動姿態指令后，通過滾動姿態控制器解算出舵指令，將舵指令發給舵系統，舵系統控制舵面偏轉，產生控制力矩，進而控制導彈滾轉到期望姿態。通過對敏感元件輸出的導彈滾動角速度做積分處理，得到導彈滾動姿態角，與滾動姿態指令做差后，輸入滾動姿態控制器，進行舵指令的解算。若導彈在飛行過程中受到較大干擾，導致導彈大角速度滾轉，導彈姿態控制器輸出的舵指令將急劇增大，有可能達到舵系統的上限或者下限。此后，若干擾繼續存在，則舵指令將繼續增大，但是舵系統付出的舵面偏轉角度則不會再增大，保持在舵系統的上限或者下限的位置，此時導彈姿態控制系統超出正常運行范圍而進入了飽和區。當干擾消失后，在舵系統的控制作用下，導彈滾動角速度逐漸減小，當滾動角速度反向增大后，積分器的輸出開始減小，導彈姿態控制系統逐漸從飽和區退出，干擾存在時，積分器的值越大，則退出飽和區的時間越長。在退出飽和區的時間內，舵面扔保持在舵系統的極限位置，不能隨著導彈滾轉方向改變而立即做出相應的改變，這將會造成滾動角速度震蕩，甚至導彈失控。

目前工業上最常用的克服積分飽和現象的方法主要有條件積分法、積分分離法和變速積分法。其中，條件積分法是最為直觀的方法，該方法具備一個開關環節，當系統控制器發生積分飽和時，停止或限制積分作用。該方法直接明了，容易實現，但是其參數選擇只針對某一固定狀態，一旦被控對象的系統參數發生變化，該方法則起不到抑制積分飽和的作用。本發明提供的方法中，積分器輸出的限幅值是依據導彈狀態動態變化的，導彈系統參數發生變化時，仍然可以起到抑制積分飽和的作用。

積分分離法是指當被控量與設定值偏差較大時，取消積分的作用，以免由于積分作用使系統穩定性降低，超調量增大。當被控量接近設定值時，引入積分控制，消除靜差，提高控制精度。變速積分法是指改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應，偏差大時，積分累計速度慢，偏差小時，積分累計速度，積分作用可以隨著系統偏差的變化而動態變化。這兩種方法都對積分未飽和時對積分器的輸出做了處理。導彈姿態控制器中的積分器的輸出值反映了導彈滾動姿態，若積分未飽和時，改變積分器的輸出，則積分器的輸出無法真實反映滾動姿態，進而影響滾動姿態控制精度，因此這兩種方法無法用在該滾動姿態控制方法上。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種加入積分器動態限幅的導彈滾動姿態控制方法，使導彈在受到較大干擾，滾動姿態控制器中的積分飽和時，能快速退出飽和區，及時付出相應舵偏，降低導彈滾動角速度震蕩，甚至導彈失控的風險。

本發明的技術解決方案是：一種加入積分器動態限幅的導彈滾動姿態控制方法，所述導彈含有制導指令解算單元、敏感元件單元、舵系統，包括：

步驟一、制導指令解算單元計算出導彈的滾動指令，并發送給滾動姿態控制器，敏感元件單元測量導彈的滾動角速度，并發送給滾動姿態控制器；

步驟二、滾動姿態控制器依據導彈最大可用舵偏、滾動角速度計算積分器輸出值的上界和下界；

步驟三、依據步驟二中計算的積分器輸出值的上界和下界對積分器輸出進行限幅；

步驟四、依據步驟三中經過限幅處理的積分器輸出值以及滾動指令、滾動角速度等信息，計算變結構控制器輸出；