考虑攻击角约束和输入饱和的制导控制一体化设计

张宽桥,刘连照,马 晖,徐 宙,王小臻

(电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室,河南 洛阳 471003)

传统的导弹制导控制系统是将制导回路和控制回路分开设计,未考虑两回路间的耦合关系。若目标的速度较快且机动性较强,该设计方法容易导致系统不稳定和较大的脱靶量[1]。制导控制一体化设计[2]是将制导系统和控制系统一起设计,考虑二者间的耦合关系,并充分利用视线角、姿态、过载等综合信息,能有效提高导弹制导控制性能。

针对制导控制一体化设计问题,国内外学者进行了深入研究,采用不同的理论完成了制导控制一体化设计,如小增益理论[3]、θ-D方法[4]、滑模控制[5]、自适应控制[6]等。由于制导控制一体化模型具有严格反馈形式,反演设计方法被广泛用于制导控制一体化设计中[7-8]。反演设计方法需要对虚拟控制量多次求导,存在“指数膨胀”的问题。动态面控制通过引入一阶滤波器来解决对虚拟控制量多次求导的问题,被用于制导控制一体化设计中[9-10]。

为增加战斗部的毁伤效能,诸如反坦克导弹、反舰导弹、防空导弹等,需要以一定的攻击角度命中目标[11]。因此,在制导控制一体化设计中也需要考虑攻击角度约束的问题。文献[12]基于滑模控制和动态逆控制,完成了带攻击角度约束的三维制导控制一体化设计,采用连续近似函数替代符号函数抑制滑模控制的抖振问题。传统的基于动态面控制的制导控制一体化设计,只能保证系统状态渐进收敛至期望值,且引入一阶滤波器导致其快速性降低。……