[发明专利]一种水下导弹发射井盖打开装置高跟踪精度的控制方法

说明书

本发明公开了一种水下导弹发射井盖打开装置高跟踪精度的控制方法，首先建立水下导弹发射井盖打开装置液压系统的动力学模型并建立系统状态方程；然后根据液压系统状态方程设计扩张状态观测器；最后根据液压系统的动力学模型设计自适应鲁棒控制器。本发明提出了一种具有抗干扰能力强、跟踪性能好、运动平稳的基于扩张观测器的水下导弹发射井盖打开装置液压伺服系统自适应鲁棒控制方法，该方法增强了对外部不可测干扰的抑制作用，能够显著地提高抑制不可测外部干扰对系统控制性能影响的能力，使得水下导弹发射井盖打开装置获得较高的跟踪性能。

技术领域

本发明涉及一种水下导弹发射井盖打开装置高跟踪精度的控制方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

海基弹道核导弹是国家最重要的二次核反击力量，通常被装载于战略核潜艇上，常年在水下进行战略巡航，具有隐蔽性强、生存能力强等优点。从战场生存能力和打击效率来讲，战略核潜艇相较陆基洲际导弹有较大优势，各国仍将拥有现代潜艇视作是现代海军军事力量的最基本要求。因此，历来受到各国海军的高度重视。在两次世界大战和现代海上局部战争中，潜艇在突击、牵制和威慑方面发挥了重大的作用。水下导弹发射井盖打开装置在临近导弹发射零点时控制发射井盖打开，导弹发射后控制发射井盖关闭，因此水下导弹发射井盖打开装置的跟踪精度成为潜射导弹发射成功与否的关键环节。

目前，我国潜艇水下导弹发射井盖打开装置主要采用液压系统驱动发射井盖动作，发射井盖在导弹弹射前后开启和关闭，要求发射井盖的启闭平稳且时间精确，然而，水下导弹垂直发射井盖打开装置在随潜艇运动过程中，具有参数不确定性、负载时变性及运动强非线性和耦合性，管路上的电液换向阀频繁启闭，会造成回油管路背压过高或产生液压冲击，这些因素强烈干扰发射井盖开关时间精确性和运动平稳性。因此，水下导弹发射井盖打开装置的高跟踪精度的控制问题已凸显出来，如何破解此技术难题已迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种水下导弹发射井盖打开装置高跟踪精度的控制方法，运用扩张状态观测器与鲁棒反步相结合的控制方法解决了水下导弹发射井盖打开装置抗干扰能力不足、跟踪性能不高、开关盖时间精度不高等问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种水下导弹发射井盖打开装置高跟踪精度的控制方法，包括如下步骤：

步骤1，建立水下导弹发射井盖打开装置液压伺服系统的动力学模型，并建立该液压伺服系统的状态方程；

步骤2，根据液压伺服系统的状态方程设计扩张状态观测器；

步骤3，根据液压伺服系统的动力学模型以及扩张状态观测器，设计鲁棒反步控制器，从而得到最终的控制输出，将最终的控制输出传送至水下导弹发射井盖打开装置液压伺服系统。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤1的具体过程如下：

1.1水下导弹发射井盖打开装置液压伺服系统的动力学模型包括以下方程：

根据动力学原理，水下导弹发射井盖打开装置液压伺服系统井盖动力学方程为：

式中，J为井盖的转动惯量，单位N·m²/(m/s²)；θ为井盖转角，单位°；θ₀为关盖状态时液压缸底部固定铰点到井盖转轴铰点连线与井盖之间的夹角，单位°；θ₁为关盖状态时液压缸轴线与井盖之间的夹角，单位°；F_L为液压缸对井盖的驱动力，单位N；G为井盖的重力，单位N；L₁为液压缸底部固定铰点到井盖转轴铰点的距离，单位m；L₂为液压缸顶部铰点到井盖转轴铰点的距离，单位m；L₃为液压缸顶部铰点到井盖重心的距离，单位m；y为液压缸长度，单位m；