全捷联光学导引头视场角及输入约束下制导控制一体化设计

邵茂森，徐 骋，赵 斌，周 军

（1.西北工业大学，陕西 西安710072；2.复杂系统控制和智能协调技术重点实验室，北京100074）

1 引 言

传统意义上，飞行器制导控制系统的设计是以制导回路与控制回路的时标分离和动力系数的小扰动线性化为基本前提。然而，随着飞行器系统性能要求的提高，其制导控制系统需要满足多任务、多工作模式、大包络机动飞行等特点。这要求提高制导回路带宽，使得制导回路与控制回路之间的时标分离特性不再突出，因此，导引与控制一体化设计成为一种新的设计理念［1］。

现代制导武器的发展方向是小型化、数字化、低成本化，而传统飞行器的平台式导引头框架结构具有体积大、抗过载冲击能力差的缺点，因此直接刚性地与弹体固连的全捷联式导引头引起研究人员的广泛关注。此类导引头因具有结构简单、成本低、可靠性高［2］等优点，而成为近年来的研究热点，其中捷联光学制导更是重要的发展方向［3］。然而，此类导引头也给制导控制系统设计带来了新的挑战。一方面，在对目标进行精确打击时，相比传统导引头体制，与飞行器本体固连的光学导引头在较大的姿态调节下目标更容易脱离视场，而现有设计方法没有从理论上完全解决该问题，这成为此类飞行器应用于机动目标打击的瓶颈［4-6］。另一方面，捷联光学导引头直接获取的是相对于飞行器本体的体视线角信息，其兼具弹-目相对运动与姿态运动信息［7］。因此，为了确保该视线角在制导控制过程中始终能够满足导引头视场角约束，制导控制一体化也是一种设计方案。……