考虑自动驾驶仪特性的自适应模糊动态面滑模制导律设计

针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。     

基于动态逆的复合控制导弹H∞最优输出跟踪控制

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。     

H∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用

目前在空空导弹自动驾驶仪的设计中,多采用经典设计方法,自动驾驶仪结构为传统的结构形式。这种设计方法物理概念明确,在弹体模型参数摄动不大的情况下,能够获得满意的性能。新一代空空导弹为了满足高机动性的要求,常采用大攻角飞行策略．由于通道问耦合和气动力非线性的缘故,一般难以建立较为准确的数学模型,因此要求其自动驾驶仪具有更好的鲁棒性。本文用H∞控制理论,对某型空空导弹的自动驾驶仪进行了设计。与传统的设计方法比较,采用H∞控制理论设计的自动驾驶仪具有更好的鲁棒稳定性能。     

自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪中的应用

自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪中的应用,通过对攻角求二阶导数,得到导弹输入-输出动态模型,同时将模糊系统简变为单输入逻辑系统.设定攻角变化范围,并将其作为模糊系统的唯一输入变量.根据系统的带宽,在控制器中加入低通滤波器,以保证系统跟踪效果,过滤控制信号中频率过高部分.仿真证明,该应用可得到导弹飞行动态的精确数学模型.     

H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用

目前在空空导弹自动驾驶仪的设计中 ,多采用经典设计方法 ,自动驾驶仪结构为传统的结构形式。这种设计方法物理概念明确 ,在弹体模型参数摄动不大的情况下 ,能够获得满意的性能。新一代空空导弹为了满足高机动性的要求 ,常采用大攻角飞行策略 ,由于通道间耦合和气动力非线性的缘故 ,一般难以建立较为准确的数学模型 ,因此要求其自动驾驶仪具有更好的鲁棒性。本文用H∞ 控制理论 ,对某型空空导弹的自动驾驶仪进行了设计。与传统的设计方法比较 ,采用H∞ 控制理论设计的自动驾驶仪具有更好的鲁棒稳定性能。     

自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪设计中的应用

研究了自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪中的应用。针对导弹飞行动态的非线性和不确定性,采用了近年来发展起来的自适应模糊控制,并结合H∞控制技术,在模型未知的情况下,有效地实现了导弹的飞行控制。本文提出的控制器不但对模型不确定具有鲁棒性,而且对具有不同飞行动态的导弹有很强的通用性。     

布撒器协调式倾斜转弯自动驾驶仪的H∞设计

对于倾斜转弯(Bank—to—Turn，BTT)自动驾驶仪而言，侧滑角应尽可能控制在零附近。而抑制快速滚转运动耦合产生的测滑角是实现BTT控制的关键之一。文中首先利用H∞控制理论对俯仰、偏航、滚转三通道进行独立设计，并考虑了模型不确定性因素的影响，设计出鲁棒稳定性较好的控制器，以此为基础。在偏航通道上人为引入一协调指令，以达到抑制侧滑角的目的。该方法设计思路简单．仿真结果表明该方法有较好的控制效果．能满足布撒器BTT控制的要求。     

鱼雷非线性导引律设计

鱼雷追踪导引性能的关键是设计高性能的导引律。该文基于鱼雷和目标的相对运动方程，建立了相应的状态方程并选取了合适的评价输出信号，应用非线性以控制理论，通过求解相应的Hamilton-Jacobi不等式，得到一种鱼雷追踪非线性Ⅳ。导引律以及鱼雷的需用法向过载，并进行了仿真验证。结果表明，该导引律可使鱼雷在较短时间内追踪上目标，并且在追踪过程中始终保持小的法向过载，故可有效地实现鱼雷对目标的追踪导引，具有良好的鲁棒性，该结果可广泛应用于鱼雷及反鱼雷的导引律设计。     

BTT制导弹药H∞鲁棒自动驾驶仪设计

文中研究了基于H∞反馈控制理论的BTT制导弹药中制导段鲁棒自动驾驶仪三通道独立设计问题.根据制导弹药中制导飞行的特点给出了基于过载误差描述的系统状态方程,将控制通道之间的耦合因素看作有界干扰设计了一种与传统控制器同样简单易行的控制器.6DOF仿真结果表明,文中设计的控制器动态品质和稳态精度高,控制的协调性好,鲁棒性强.     

H∞输出跟踪理论在导弹制导律设计中的应用

讨论了非线性系统的H∞输出跟踪问题,给出了实现H∞输出跟踪的控制器的设计方法和设计步骤.之后,应用此理论和方法设计了导弹的制导律,仿真的结果证明此法设计的制导律能够成功导引导弹拦截机动目标,具有一定的鲁棒性.     

过载指令约束下的导弹导引律设计

基于平面内的目标-导弹相对运动方程,采用指令滤波backstepping方法设计了一种过载指令约束下的平面导引律,同时考虑了导弹自动驾驶仪的二阶动态特性。依据制导系统主要状态变量响应特性要求将制导系统分为两个子系统。采用指令滤波backstepping方法基于零化视线角速率原则和目标-导弹相对速度小于一个负常数的原则分别对两个子系统进行导引律设计。指令滤波backstepping方法不仅能够有效地处理过载指令饱和约束而且克服了传统backstepping方法中“项数爆炸”的缺陷。在过载指令饱和且导弹自动驾驶仪存在较大滞后的情况下,针对视线方向施加控制和不施加控制两种情况进行了仿真,结果表明设计的导引律在拦截大机动目标时具有优良的性能。     

考虑导弹1阶驾驶仪的近似最小加速度峰值导引律

为避免操纵能力受限的导弹在实现大落角约束时出现控制饱和问题,提出一种考虑系统惯性且加速度峰值近似最小的解析形式组合导引律。通过设计切换点以及后段惯性补偿项,该组合导引律由圆弧-直线导引律和带1阶惯性补偿项的多项式导引律组合而成;通过数学推导,证明了切换点必然存在,且组合导引律的加速度峰值出现在切换点;结合前段圆弧-直线导引律对加速度峰值的优化能力,实现了组合导引律的近似最优性。仿真结果表明：组合导引律的加速度在切换点后不再增大,且落角约束得到了满足;与数值最优解的比较进一步验证了该组合导引律的近似最优性。     

基于改进LMI的鲁棒H∞动态输出反馈控制综合

研究动态输出反馈(DOF)下连续时间系统的鲁棒H∞控制综合问题.借助于线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了闭环系统鲁棒H∞DOF控制器存在的充要条件.该条件依赖于引入的松弛变量,消除了Lya-punov变量与系统矩阵之间的耦合,能够减小控制器设计的保守性.利用变量替换方法,将上述条件中的非线性矩阵不等式转化为关于替换变量的LMI,并给出了相应的DOF控制器求解方法.数值算例结果验证了新方法的有效性.     

导弹鲁棒H∞输出反馈姿态跟踪控制器设计

针对导弹姿态跟踪系统,设计了一种基于线性矩阵不等式( LMI)的鲁棒H∞ 输出反馈姿态跟踪控制器。在被控对象参数变化剧烈的情况下,基于H∞准则,通过求解LMI,得到只运用输出进行反馈控制的鲁棒控制器参数。为使鲁棒控制器达到实际应用的要求,对控制器进行了改进,并采用导弹6自由度非线性数学模型进行了验证仿真。仿真结果表明,这种鲁棒输出反馈控制器在具有良好的姿态跟踪特性的同时,还具有良好的抗干扰性能。     

基于LMI的输出反馈H∞控制及其仿真

研究了基于线性矩阵不等式的输出反馈H∞控制器设计方法.介绍了线性矩阵不等式方法, 讨论了基于线性矩阵不等式的H∞控制问题的求解及输出反馈H∞控制器设计方法.最后给出了在MATLAB环境下利用LMI工具箱求解输出反馈H∞控制器的方法, 并给出仿真实例.     

基于H∞控制的侧向自动着舰导引系统设计

基于H∞控制的侧向自动着舰导引系统,是将经典控制中的性能指标转化为对H∞控制中的权阵选择.根据侧向着舰导引系统侧滑角为零且具有抑制侧风的要求,H∞控制综合设计采用包括增量线性化动力学模型、反馈控制器和权阵系数选择的增广对象模型.同时导出了权阵的选择准则.通过对所设计的F14飞机的侧向自动着舰导引系统仿真表明,该设计能满足着舰要求,能有效地抑制了侧风的影响,具有良好的鲁棒性能.     

考虑自动驾驶仪延迟的三维光滑自适应滑模制导律

针对拦截机动目标情况下的三维末制导律设计问题,考虑导弹自动驾驶仪的一阶动态特性,应用非奇异快速终端滑模和自适应控制方法,设计了一种有限时间收敛的新型光滑制导律。在制导律设计过程中,将目标加速度视为未知的有界外界干扰,引入修正的自适应律来估计干扰的上界并消除了参数漂移问题。所设计的制导律不仅连续而且可微,即是光滑的,提高了制导性能。仿真结果表明,所提出的制导律具有很好的制导性能。     

基于H2/H∞混合控制的空-空导弹鲁棒制导律的设计

针对空-空导弹在追踪平面内非线性运动问题,基于H2/H∞混合控制方法设计了H∞鲁棒制导律.根据导弹和目标在同一平面内的运动模型,由非线性H2/H∞混合控制理论,描述任意给定目标加速度、控制加速度指令,并由H2/H∞混合控制标准设计问题的解,得到系统具有一定性能指标的控制输入,实现H∞鲁棒制导律设计.最后的数值仿真验证表明所设计的鲁棒制导律是有效的.     

考虑自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的鲁棒末制导律

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征,目标机动引起的模型不确定性以光滑非线性扰动观测器来估计。滑模面取视线角速率与视线角偏差的组合形式,且引入剩余飞行时间,以使制导弹箭在整个末制导过程中过载性能良好。依据李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统中视线角速率与视线角偏差均最终一致有界任意小。通过数值仿真与弹道成型制导律及非奇异滑模制导律进行了对比,验证了该末制导律的有效性与优越性。     

基于LMI的主动悬架混合H2/H∞控制

以2自由度1/4车辆悬架动力学模型为研究对象,将系统的被控输出分为性能输出和约束输出.利用H∞范数描述系统的归一化约束输出,同时选择H2范数最小化系统的性能输出,将性能输出归结为在给定抑制程度γ∞条件下的最优控制问题,避免加权系数的选择,利用LMI(线性矩阵不等式)方法设计了主动悬架混合H2/H∞状态反馈控制器.仿真结果表明:所设计的主动悬架的性能较被动悬架有一定程度的改善.