复合控制导弹反步滑模IGC自适应设计方法

夏 川, 董朝阳, 王 青, 程昊宇

(1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院, 北京 100191; 2. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院, 北京 100191; 3. 西北工业大学航天学院, 陕西 西安 710072)

0 引 言

传统的导弹制导与控制系统分别设计制导回路和控制回路,在此框架下,需要反复设计两个回路,无法达到最优性能,且未考虑两个回路间的耦合,全局稳定性不能在数学上得到严格证明[1]。制导与控制一体化(integrated guidance and control, IGC)[2-3]方法根据弹目相对运动状态直接产生控制指令,能够提高导弹机动能力、作战响应速度及攻击精度。

国内外已有学者对此进行了许多有意义的研究,文献[4]选取合适的二次加权函数将制导与控制问题转化为仿射动态约束下的离散时间有限时域二次优化问题。文献[5]基于反步滑模控制设计模糊逼近器,对内外不确定性进行补偿,但由控制器直接求解出的控制量较大,响应剧烈。文献[6]将一类高速旋转导弹线性化为一个线性参数时变(linear parameter-varying,LPV)系统,并设计IGC算法,消除了旋转引起的横向耦合。文献[7]针对一类舵机具有开关特性的导弹,设计滑模控制器,实现了对不精确建模和目标机动的误差抑制。文献[8]建立了高超声速飞行器再入段IGC严反馈模型,通过自适应动态面将10阶非线性不确定系统的控制器设计问题转化为输出调节问题,证明了系统一致最终有界。

现代战争中目标机动性越来越高,入侵空天领域越来越大,例如对临近空间高机动性目标进行拦截和打击时,空气稀薄,气动舵面甚至失效。……