拦截器姿控系统的模糊滑模控制方法研究
摘 要:对拦截器姿态控制系统进行研究,用模糊控制方法对准滑模控制方法加以改进,形成了一种模糊滑模变结构控制方法。仿真研究表明,该模糊滑模控制方法能够较好地实现拦截器的姿态控制,具有较好的快速性和稳定性。
1 引 言
某高制导精度拦截器姿控系统的执行机构为三组小型喷气发动机,分别控制拦截器的俯仰、偏航和滚转。姿控发动机的推力输出范围为Kmax~0.33Kmax,在此范围内可以连续可调。准滑模姿态控制方法削弱了常规滑模控制方法的抖动,能够对拦截器的姿态进行快速调整,且具有一定的鲁棒性,但准滑模控制方法在大姿态角控制时,超调量较大,在局部有较高的发动机开关频率[1]。本文在准滑模变结构控制方法的基础之上,用模糊控制方法加以改进,形成了一种模糊滑模变结构控制方法。仿真显示该控制方法能够满足拦截器姿态调整的快速性和稳定性要求,并且改善了大姿态角下的控制效果。
2 拦截器姿态控制模糊滑模方法研究
2. 1 拦截器姿态控制准滑模控制方法准滑模控制方法与常规滑模控制方法相比,通过滞环非线性环节弱化了滑动面附近的控制切换,削弱了常规滑模变结构控制方法的抖动问题。准滑模控制方法如图1所示。
仿真研究表明:在拦截器飞行末段,本文中所研究的模糊滑模控制方法能够对拦截器的俯仰(偏航)姿态进行快速调整,并且具有较好的稳态性能,与准滑模控制方法相比:对大姿态角指令响应性能有明显的改善,超调量降到了5%以下并且燃料消耗较少。
3 结 束 语
本文中所设计的模糊滑模控制器结合了模糊控制和滑模变结构控制的优点,通过滑模变结构控制方法将系统状态的组合S模糊化,作为模糊控制器的输入,简化了模糊控制器的输入变量,并且保证了模糊控制器的稳定性;通过模糊推理适时调整滑动面参数c,在快速响应的同时避免出现振荡和大的超调;通过模糊控制器在滑动面附近对控制的适时调整,削弱了常规滑模变结构控制中的抖振。仿真研究表明该模糊滑模控制方法能够较好地实现拦截器的姿态控制,与准滑模控制方法相比:对大姿态角指令响应性能有明显的改善,在满足快速性的同时,超调量较小并且燃料消耗较少。
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