变外形航弹离散滑模BTT自动驾驶仪设计*

为提高变外形航弹BTT控制系统对弹翼作动影响的鲁棒性能,提出了一种基于离散滑模控制原理的BTT自动驾驶仪设计方法。建立了航弹BTT控制仿射模型,针对该模型中存在的时变特性与耦合问题,通过反馈线性化方法对原系统进行解耦并离散化处理,将由后掠角采样值误差引起的各动力学系数偏差项作为模型不确定扰动,设计了变外形航弹的离散滑模BTT自动驾驶仪。仿真结果表明,所设计的离散BTT控制系统实现了各通道的解耦控制,对时变参数摄动具有良好的鲁棒性能,验证了对指令跟踪的动态延迟和误差与采样周期有关,实际选取时需综合考虑实际硬件性能与期望的指令跟踪精度要求。     

导弹BTT协调控制及参数设计方法

在导弹采用面对称构型或采用冲压发动机的情况下,倾斜转弯(BTT)方式能实现大过载和优化的发动机性能。针对采用BTT转弯方式带来的三通道耦合问题,提出解耦及参数的解析设计方法。首先对导弹动力学模型中的耦合因素进行分析,针对各耦合因素提出协调控制方法实现解耦,并针对解耦方法提出相关参数的解析设计方法。该方法能实现三通道的解耦,从而实现对制导指令的精确跟踪。数值仿真结果表明了该方法的有效性。     

BTT导弹制导律研究综述

与STT导弹相比,BTT导弹在气动效率、机动能力、控制性能等方面具有明显优势,但其运动耦合特性也给传统研究框架下的制导律设计带来了挑战。本文针对BTT导弹制导律设计问题展开研究,首先描述了BTT导弹制导基本问题,分析了BTT导弹制导律设计的技术难点,需要综合考虑运动耦合、多约束、目标机动、弹体动态效应等因素,然后综述了国内外现代制导律设计的基本方法,将其分为双通道解耦法、球坐标法、现代几何法等,最后指出了BTT导弹制导律的进一步研究方向。     

三维最优制导律设计的旋量方法

针对BTT导弹制导过程中的双通道耦合问题,设计了一种非解耦的三维最优制导律。通过矢量方法和旋量方法分别建立了视线角速度模型和视线方位模型,从而得到导弹制导的三维模型。基于视线角缓变的假设,对制导模型进行了简化,得到其线性模型。分别针对无终端约束和有终端约束情况,运用二次型最优方法推导了最优三维制导律。该制导律避免了通道解耦,能够满足BTT导弹精确制导的要求。     

基于BP网络的BTT导弹逆控制方法

运用BP神经网络结构和Levenberg-Marquardt算法,对导弹动力学特性进行动态逆模型辨识,并以辨识模型为控制器与BTT导弹控制系统串联构成动态伪线性系统,进而应用逆系统方法设计了一种用于解决BTT导弹非线性控制问题的经典控制与神经网络在线自学习控制相结合的控制方法.从理论上证明了该控制方案可以实现对导弹三通...     

基于非线性干扰观测器的旋转导弹动态逆控制器设计

在时间尺度分离法的基础上,建立了旋转导弹分层控制模型。针对旋转导弹旋转带来的横向与纵向之间的交叉耦合利用动态逆方法进行解耦控制,针对旋转导弹旋转带来的气动参数对外界变化敏感的特点,利用非线性干扰观测器跟踪气动参数敏感变化量,设计了旋转导弹动态逆控制器。并基于Lyapunov方法,给出了整个系统的稳定性证明。将两种方法进行对比,仿真结果表明,动态逆与观测器相结合的方法设计的控制方案更加有效地克服了滚转带来的耦合,同时相对于纯动态逆方法具有更强的抗干扰能力,保证了系统具有良好的鲁棒性。     

BTT导弹状态反馈H_∞控制自动驾驶仪设计

针对倾斜转弯(BTT)导弹自动驾驶仪的抗干扰性和鲁棒性问题,以考虑耦合的情况下建立的更接近于实际的导弹数学模型为基础,将通道间的耦合作为干扰,在弹道特征点上对导弹模型进行解耦和线性化,得到各个通道的数学模型;设计基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪,搭建全耦合状态下的三通道仿真模型,并进行联合仿真研究。结果表明所设计的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪能够实现对导弹制导指令的有效跟踪,满足BTT导弹控制的要求。     

多变量解耦控制方法

介绍了以传统解耦、自适应解耦和智能解耦为主的解耦诸方法,分析了各种解耦方法存在的问题并叙述了应用情况,指出解耦控制是控制领域研究的热点问题,最后对多变量解耦控制的研究进行了展望,并指出寻求简单易行的解耦方法或融合解耦诸算法是解决工程实际的有效途径.     

BTT控制系统半实物仿真方案 设计及试验结果分析

BTT控制系统半实物仿真试验以BTT试验器为背景,配合BTT控制技术研究可全面验证导弹控制系统设计。给出了半实物仿真试验方案、方法及试验结果分析,试验结果表明BTT控制系统设计满足最小侧滑(近似零侧滑角)倾斜转弯的技术指标要求,半实物仿真试验方法正确。     

高超声速飞行器BTT耦合控制策略研究

针对高超声速飞行器倾侧转弯（BTT）过程中俯仰、偏航和滚动通道间的强烈耦合,提出一种耦合控制策略。首先,针对高超声速飞行器快时变、非线性和强不确定性的控制问题,基于解析形式的非线性最优预测控制方法,采用分层设计思想设计了飞行器姿态控制系统,可较好满足高超声速飞行器的快速性要求。然后,在分析了BTT飞行控制过程主要影响因素及其影响规律的基础上,提出了一种“先降低攻角—然后快速滚转—再拉起攻角”的耦合控制策略。最后,对该控制策略对于高超声速飞行器的适用性进行了仿真分析。结果表明：本文提出的耦合控制策略,有效降低了偏航通道的控制需求,降低了BTT控制过程的失控风险,提高了控制系统的可靠性。