[发明专利]一种复合制导跟踪控制方法与装置

说明书

本发明涉及一种复合制导跟踪控制方法与装置，主要针对导弹直接力/气动力复合控制系统，本发明考虑了非线性函数和外部干扰的影响，首先，通过构造状态观测器来估计系统状态；其次，通过设计的积分滑模面和状态观测器来消除导弹复合控制系统中的不确定性，保证了闭环系统的稳定性，能够有效提高导弹的响应速度，增加导弹的稳定性及过载能力。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种复合制导跟踪控制方法与装置。

背景技术

随着科技的进步，传统的气动力制导已经不能很好的满足现代战争的需求。因此，新一代导弹控制技术，普遍采用直/气复合控制方法，来提高导弹的制导精度。针对直/气复合控制系统，国内外已经做了大量的研究，其中，法国的紫苑和美国的爱国者导弹均已经成功完成拦截实验，控制制导与常规气动力导弹相比，具有响应速度快，稳定性高等特点，是实现“趋零脱靶量”的一种有效途径。

导弹直/气复合控制系统具有很强的非线性和不确定性，因此，为复合控制系统的建模和控制带来了很大的难度。近些年，国内外研究人员运用滑模控制、自适应理论、模糊控制、最优控制等理论对复合控制系统进行研究，但这些大部分都忽略了控制系统中非线性因素和外部扰动的影响，导致现有复合制导跟踪控制不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合制导跟踪控制方法与装置，用于解决现有“采用滑模变结构进行复合制导控制”在建模中忽略非线性因素和外部扰动导致的控制系统不稳定问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种复合制导跟踪控制方法，包括以下步骤：

1)根据设置的非线性函数和外部干扰，建立如下导弹复合控制系统的导弹动力学模型：

式中，x(t)是导弹动力学模型的状态变量，y(t)是导弹动力学模型的输出变量，α_j(j＝1…5)为导弹动力学参数，f(x,t)是非线性函数，d(·)是外部干扰，C是给定矩阵，u₁是系统综合控制率，u₁＝σ_z+A₁B⁺F，σ_z是舵偏角，l为导弹质心到脉冲发动机的距离，J_z是导弹气动力参数中的转动惯量，m为弹体质量，v是导弹在末节制导时速度，F是侧喷发动机最大推力值，B⁺是系数B的广义逆；

2)根据所述系统综合控制率u₁、所述导弹动力学模型的输出变量y(t)以及滑模动态方程构造状态观测器，得到状态观测器的状态变量和输出变量的估计函数；所述滑模动态方程是通过以下步骤得到的：

S1)根据所述状态观测器的状态变量设计积分滑模面；

S2)将所述导弹动力学模型的状态变量与状态观测器的状态变量做差，得到误差估计；

S3)利用所述误差估计，结合所述导弹动力学模型的输出变量y(t)，得到所述滑模动态方程。

由于复合制导跟踪控制过程中系统状态并不完全可测，存在非线性和扰动的不确定性。而本发明考虑了非线性函数和外部干扰的影响，首先，通过构造状态观测器来估计系统状态；其次，通过设计的积分滑模面和状态观测器来消除导弹复合控制系统中的不确定性，保证了闭环系统的稳定性，能够有效提高导弹的响应速度,增加导弹的稳定性及过载能力。

作为所述非线性函数的进一步限定，所述非线性函数满足如下约束条件：

||f(x,t)||≤α+β||y(t)||

式中，α＞0，β＞0是未知参数。

作为外部干扰的进一步限定，所述外部干扰满足如下约束条件：

||d(·)||＜d，d是未知标量。