[发明专利]基于切换控制的长航时惯性导航系统阻尼切换方法

摘要

本发明公开了一种基于切换控制的长航时惯性导航系统阻尼切换方法。使用本发明能够有效减小惯性导航系统在阻尼切换时的超调量，提高了惯性导航系统的导航定位精度。本发明避免了传统方法简单地通过加速度将惯性导航系统的阻尼状态和无阻尼状态进行区分和切换，利用建立的惯性导航系统数学模型来考虑惯性导航系统的阻尼状态和无阻尼状态切换问题，并利用反馈控制和最优控制理论，通过状态反馈使惯性导航系统的性能指标最优，达到使系统在切换时超调量最小的目的，提高了系统导航定位精度。此外，本发明利用加加速度来进行阻尼切换，能够更早的检测到载体运动状态的变化，实现提前切换，增加了惯性导航系统的稳定性及定位精度。

主权项

1.一种基于切换控制的长航时惯性导航系统阻尼切换方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立考虑阻尼状态和非阻尼状态的惯性导航系统的数学模型为：其中，σ(t)是阻尼状态与无阻尼状态的切换律，σ(t)＝1代表阻尼状态，σ(t)＝2代表无阻尼状态，t₀是初始时间，x₀是初始状态，t是时间；A_σ(t)(t)为惯性导航系统的系统矩阵，A_σ(t)(t)＝{A₁(t),A₂(t)}，A₁(t)为阻尼状态系统矩阵，A₂(t)为无阻尼状态系统矩阵；B_σ(t)(t)为惯性导航系统的输入矩阵，B_σ(t)(t)＝{B₁(t),B₂(t)}，B₁(t)为阻尼状态系统输入矩阵，B₂(t)为无阻尼状态系统输入矩阵；C_σ(t)(t)是惯性导航系统输出矩阵，C_σ(t)(t)＝{C₁(t),C₂(t)}，C₁(t)为阻尼状态系统输出矩阵，C₂(t)为无阻尼状态系统输出矩阵；x(t)为惯性导航系统的系统状态；Dw为惯性导航系统的系统干扰矩阵；u(t)是惯性导航系统的控制输入，u(t)＝‑K_σ(t)(t)x(t)，K_σ(t)(t)为反馈控制矩阵，K_σ(t)(t)＝{K₁(t),K₂(t)}，K₂(t)为无阻尼状态下的反馈控制矩阵，K₂(t)＝‑1；K₁(t)为阻尼状态下的反馈控制矩阵，其中，R^‑1(t)为控制加权矩阵的逆，P(t)由Riccati方程解得，上标T表示转置；步骤2，根据设置的切换律，利用步骤1建立的惯性导航系统的数学模型实现阻尼切换。