三维落角约束自适应分数阶滑模制导律设计*

刘清楷，陈坚，汪立新，秦伟伟

(火箭军工程大学,陕西 西安 710025)

0 引言

多约束制导问题是提高精确武器打击效能的一个重要方面[1]。Kim[2]首次给出满足末端角度约束的次最优制导律方法以来，学者在带有约束的制导问题上，取得了丰硕的成果。

文献[3]将末制导问题转化为带约束条件的最优控制问题，但由于目标高机动性和外界扰动的影响，建立的模型误差较大，造成制导精度较低。而滑模变结构控制对系统参数摄动具有不变性和对外部扰动的鲁棒性，设计滑模面时加入角度约束约束项，得到带角度约束的滑模制导律[4-6]。文献[7-8]采用非奇异终端滑模控制，得到了有限时间收敛的制导律。文献[9]提出了结合最优制导方法和变结构制导方法的复合制导律，但该方法过于复杂，难以进行工程应用。文献[10]研究了利用高增益观测器进行目标加速度的估计方法，取得了较好的效果。

文献[11]将分数阶微积分理论结合比例导引律得到了分数阶微积分比例制导律，但未加入角度约束。屈耀红[12]等将分数阶滑模用于改进传统比例导引，实现了无人机空中加油过程的角度约束，但其受限于加油机为匀速直线飞行的场景。

目前已有的三维制导律大多是直接忽略俯仰通道与偏航通道之间的耦合，本文建立三维弹目相对运动模型，将耦合项作为干扰项，利用扩张状态观测器(extended state obsrever, ESO)进行实时估计，达到解耦的目的。采用分数阶积分器防止积分器饱和现象的出现[13]，引入分数阶微分器来增强控制器的鲁棒性以及削弱抖振。……