直接力导弹的模型参考自适应滑模控制器设计_

直接力导弹的模型参考自适应滑模控制器设计
   摘要：针对导弹直接力/气动力复合控制的特点，提出了一种基于参考模型的自适应滑模控制方案。该设计方法针对系统所存在的不确定性，在滑模控制中引入了自适应参数调节律和模糊控制规则，采用自适应律逼近模型摄动和外界干扰的上界，采用模糊调节律有效减弱了一般变结构控制系统的抖颤问题，既进一步增强了系统的鲁棒性，又提高了自适应参数收敛过程中的跟踪精度。仿真结果表明，所提出的控制方案对机动指令具有较好的跟踪效果，适用于直接力/气动力复合控制导弹的控制系统设计。
   引言
   为了提高导弹的响应速度和命中精度，实现对高空高速高机动目标的精确打击，现代导弹普遍采用了直接力/气动力复合控制方式，通过快速建立提供法向过载所需要的攻角来提高自身的机动能力[1,2]。而在机动性能和响应速度得到大幅度提高的同时，导弹通常会处于大攻角飞行状态，在这种情况下，导弹系统成为一个同时具有非线性、快时变性以及模型不确定性的复杂多变量系统。
   滑模变结构控制是一种应用广泛的非线性设计方法，其主要优点是对系统参数的摄动和外界干扰具有自适应性和鲁棒性，而且在到达滑动平面后，收敛速度很快。文献[3,4]将变结构控制方法应用到直接力/气动力复合控制系统设计中，解决了导弹在垂直平面内做反转180度机动的问题。文献[5]提出了一种基于二阶非线性动态滑模的变结构设计方法，该方法有效地改善了导弹在末制导段的控制精度。文献[6]提出了一种基于高阶滑模控制理论的导弹自动驾驶仪设计方法，所设计的控制律具有较强鲁棒性。
   本文针对导弹直接力/气动力复合控制的特点，提出了一种基于参考模型的自适应滑模控制方案[7-11]。针对系统所存在的不确定性，引入了自适应参数调节律和模糊控制规则，有效提高了滑模控制律的性能。
   1  导弹直接力/气动力复合控制模型
   假设某直接力/气动力复合控制空空导弹为轴对称形式，采用正常式气动布局，直接力执行机构配置方案采用能同时改变导弹的质心运动和姿态运动的力矩式控制方案，直接力喷流装置位于导弹质心的前端，喷流装置选用燃气发生器控制方案，采用PWM控制方式，通过控制不同方向上的燃气阀门来实现直接侧向力的控制，oxyz为导弹弹体坐标系，如图1所示。

   由仿真结果可以看出，控制系统对大机动过载指令具有良好的跟踪性能，变结构控制所带来的抖颤得到了较好的抑制。由于采用了直接侧向力控制方式，有效的减小了气动舵偏角，避免了由于大机动过载引起气动舵饱和，而导致不能很好的跟踪过载指令。
   4  结论
   本文针对导弹直接力/气动力复合控制的特点，提出了一种基于参考模型的自适应滑模控制方案。该设计方法针对系统所存在的不确定性，在滑模控制中引入了自适应参数调节律和模糊控制规则，采用自适应律逼近模型摄动和外界干扰的上界，采用模糊调节律有效减弱了一般变结构控制系统的抖颤问题，既进一步增强了系统的鲁棒性，又提高了自适应参数收敛过程中的跟踪精度。这种模糊自适应滑模控制方案与其他的模糊变结构控制方案相比，不需要知道不确定参数的上界，不确定参数的上界可以通过自适应律的在线调整来得到，因此，得到的结果保守性较小。仿真结果表明，所提出的控制方案对机动指令具有较好的跟踪效果，适用于直接力/气动力复合控制导弹的控制系统设计。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

『新闻推荐』

『关闭窗口』

网站建设 | 广告刊登 | 汇款说明 E-mail: admin@chinasfm.com 技术支持:简双工作室
电话：0371-69131532 传真：0371-63942657-8001
版权说明：本站部分文章来自互联网，如有侵权，请与信息处联系