滑翔制导炮弹自抗扰姿态解耦控制器设计

徐秋坪, 王旭刚, 王中原

(南京理工大学能源与动力工程学院, 江苏 南京 210094)

0 引 言

火箭助推滑翔增程制导炮弹具有低成本、高增程效率、远程精确打击以及高效毁伤等诸多优点,目前这类新型制导弹药已成为多国研究的热门课题[1-5]。该类制导炮弹由身管武器发射,出炮口后尾翼张开使弹丸达到某一设定转速并保持稳定飞行;几秒后弹上的小型火箭助推发动机工作以帮助弹丸爬升,发动机工作结束在升弧段某时刻弹载探测系统开始工作,在弹道顶点附近鸭舵张开,弹上制导控制系统调节舵机来不断调整炮弹的滑翔姿态,以实现增程和精确打击[6]。由于弹丸的旋转特性,控制指令与舵系统响应之间的延迟等因素会导致俯仰和偏航通道存在交叉耦合,并且会造成输出控制力存在一定的相位延迟。因此,解耦控制是滑翔制导炮弹控制系统设计必须要解决的问题。成本和发射平台的局限性使得为弹载传感器、处理器以及执行机构等诸多制导部件提供的可用空间是有限的,其提供的控制能力也是有限的[7],并且复杂的控制算法和控制器结构往往需要测量的状态信息较多,庞大的计算量会增加弹载计算机的负担,更多测量器件的引入会显著增加成本,同时还可能降低制导控制系统的可靠性,因此最大可能地简化控制系统组成并利用较少的测量信息和简易的控制算法达到较高品质的控制效果是制导炮弹未来的技术发展方向之一[8]。……