一种基于自抗扰方法的姿控直气复合控制系统设计

刘 凯，杨宝庆

（哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨 150001）

0 引言

未来空战要求导弹不断向高速、高机动和宽空域的方向发展，这也对导弹控制系统设计提出了更高要求。但是，由于噪声干扰和目标机动等影响，经典PID控制方案下，跟踪过载信号会有较大的相位差和波动，因此很多学者提出了新的控制系统设计方案。文献［1］针对倾斜转弯/侧滑转弯混合工作模式的空空导弹设计了基于状态相关黎卡提方程（statedependent Riccati equation，SDRE）非线性调节器的姿态控制系统。文献［2］基于变结构理论设计了巡航导弹的控制系统，避免了执行机构饱和问题。文献［3］设计了导弹鸭舵／尾舵复合控制系统，并采用序列二次规划法对舵指令分配策略进行了优化设计。

然而，以上控制系统多数都是基于纯气动控制设计仿真的，考虑到高空域空气稀薄，气动舵效率很低，单纯的气动力控制响应速度过慢，难以准确打击目标。为了达到更快的响应速度，可以采用气动力/直接力复合控制的方式。目前，常用的直气复合方式主要有轨控和姿控两种。轨控方式发动机通常安装在质心位置，利用侧向推力解决弹体在高空可用过载不足的问题。姿控方式发动机配置在导弹头部或尾部远离质心处，直接产生姿态控制力矩迅速改变弹体姿态建立攻角，以求达到更快的指令响应速度。文献［4］针对轨控式复合控制导弹制导控制设计问题，基于动态面反步设计和非线性状态观测器技术设计了一体化制导控制方法，通过引入一阶滤波器，避免了传统反步设计中的“计算膨胀”问题。……