[发明专利]一种基于预设时间滑模的飞行器制导控制一体化设计方法

说明书

一种基于预设时间滑模的飞行器制导控制一体化设计方法，属于飞行器制导控制技术领域。方法如下：建立飞行器面向制导控制一体化的非线性数学模型；设计扩张状态观测器，对总扰动实现预设时间内的观测；进行滑模控制器设计，实现预设时间内对观测扰动的补偿以及控制量的收敛。本发明应用预设时间理论设计了扩张状态观测器，使观测器在预设时间内完成扰动观测；实现了预设时间内对状态的跟踪与保持；实现了预设时间控制收敛，系统状态收敛时间不受系统初始状态的影响，为可预先设定的参数，利用全状态耦合制导控制一体化架构，在充分考虑飞行器通道间耦合的基础上，消除制导回路与控制回路间的时延问题。

技术领域

本发明涉及一种基于预设时间滑模的飞行器制导控制一体化设计方法，属于飞行器制导控制技术领域。

背景技术

飞行器具有广空域、宽速域的特点，在现代战场高动态作战过程中，飞行器强耦合、非线性和不确定性等特点愈发显著，传统制导控制系统设计方法的响应速度和鲁棒性难以满足高捷变、强对抗的任务需求，且飞行器制导回路和控制回路间的时/频耦合特性进一步加剧，导致基于“时标分离”的传统制导控制系统设计框架不再适用。由此，亟需发展适用于高动态、强对抗战场条件的飞行器制导控制一体化设计方法。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种基于预设时间滑模的飞行器制导控制一体化设计方法。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于预设时间滑模的飞行器制导控制一体化设计方法，所述方法包括如下步骤：

S1：建立飞行器面向制导控制一体化的非线性数学模型；

S2：设计扩张状态观测器，对总扰动实现预设时间内的观测；

S3：进行滑模控制器设计，实现预设时间内对观测扰动的补偿以及控制量的收敛。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用飞行器制导控制一体化模型，应用预设时间理论设计了扩张状态观测器，使观测器在预设时间内完成扰动观测；基于扩张状态观测器设计了预设时间滑模控制器，实现了预设时间内对状态的跟踪与保持；利用充分考虑通道间耦合的同时实现了预设时间控制收敛，系统状态收敛时间不受系统初始状态的影响，为可预先设定的参数，利用全状态耦合制导控制一体化架构，在充分考虑飞行器通道间耦合的基础上，消除制导回路与控制回路间的时延问题。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明的预设时间滑模控制器架构示意图；

图3是三维空间中飞行器与目标的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于预设时间滑模的飞行器制导控制一体化设计方法，所述方法包括如下步骤：

S1：建立飞行器面向制导控制一体化的非线性数学模型；

S101：定义坐标系，包括：

地面坐标系：设定飞行器发射点为地面坐标系原点O_g；y_g轴沿着地心与发射点连线方向，指向天空的方向为正；x_g轴与y_g轴垂直，指向正北方；z_g轴与x_g轴和y_g轴构成右手直角坐标系；