[发明专利]一种BTT导弹飞行轨迹自动控制方法

摘要

一种BTT导弹飞行轨迹自动控制方法，在考虑耦合的情况下建立更接近于实际的导弹数学模型，在弹道特征点上对导弹模型进行解耦和线性化，将三通道间的交叉耦合,作为各通道的扰动,将被控对象转化为三个“独立”的通道，在滚转和俯仰通道各引进一个新的状态变量，然后结合每个通道的特点选择各个通道的状态变量、控制输入，通过求解线性矩阵不等式，求出各个通道的控制律。本发明有益效果：通过实时在线观察导弹的运行状态，及时修正偏差，使导弹运行在期望的轨迹上，该设计更接近于工程实际，具有一定的应用前景。

主权项

一种BTT导弹飞行轨迹自动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、实时监测BTT导弹的运行状态，包括状态量：滚转角、攻角、侧滑角、俯仰过载输出、偏航过载输出；步骤二、在考虑耦合的情况下建立BTT导弹的数学模型：（1）其中，、、、、、、、、、、、为弹体的动力学系数；、、为弹体的转动惯量；、、为舵偏角指令；、、为实际舵偏角；为舵机的时间常数，为滚转角速度，为俯仰角速度，为偏航角速度；为俯仰过载，为偏航过载，为攻角，为侧滑角；为滚转角变化率，为滚转角速度变化率，为俯仰角速度变化率，为偏航角速度变化率；为攻角变化率，为侧滑角变化率；、为运动学耦合项，、、为惯性耦合项；步骤三、把BTT导弹各通道之间的耦合看作是有界干扰，并在飞行导弹的弹道特征点上对导弹模型进行线性化，分别得到各通道的数学模型；采用俯仰过载和偏航过载作为状态变量，定义两个误差、分别作为滚转和俯仰通道的一个新的状态变量，其中为给定滚转角，为实际滚转角，为给定俯仰过载，根据求解线性矩阵不等式的方法，求出各个通道的控制律：求滚转通道的控制律：以为状态变量，控制输入，干扰输入的滚转通道数学模型为：（2）滚转通道增广被控对象的状态空间方程形式为:（3）设计静态状态反馈控制器使得相应的闭环系统(3)是渐进稳定的：（4）并且闭环系统传递函数满足(5)对于系统（4），存在一个状态反馈控制器当且仅当存在一个对称正定矩阵和，使得式(6)的矩阵不等式：（6）成立，那么是系统(4)的一个状态反馈控制器；同时，考虑到对滚转角指令信号的跟踪和舵偏角的约束，定义干扰抑制性能指标，选取,,利用MATLAB编写M 文件,求解线性矩阵不等式 (6)，求得可行解和， 进而得到一个维数为1*3的状态反馈控制器，即为滚转通道的控制律；同理，所述的俯仰通道以为状态变量，为控制输入，为干扰输入，建立俯仰通道的数学模型，通过编写M 文件，求解线性矩阵不等式，得出一个维数为1*4的状态反馈控制器，即为俯仰通道的控制律；进行三通道联合仿真时，偏航通道起协调控制作用，即偏航通道不需引进新的状态变量，偏航通道以为状态变量，为控制输入，为干扰输入，建立偏航通道的数学模型，通过编写M 文件，求解线性矩阵不等式，得出一个维数为1*3的状态反馈控制器，即为偏航通道的控制律；步骤四、根据步骤三所得到的控制律，考虑三通道间的交叉耦合，以及飞行过程中遇到的随机干扰、白噪声、测量噪声以及风、电磁场的干扰，进行三通道联合仿真，通过实时在线观察导弹的运行状态，及时修正偏差，使导弹运行在期望的轨迹上。