基于变论域模糊控制的运载火箭姿态控制设计

陈亚军

（200093 上海市 上海理工大学）

0 引言

运载火箭的姿态运动在飞行过程中会受到各种内外不确定性的影响，而模糊控制是一种不依靠控制对象的设计的控制方法，对内外扰动具有较好的鲁棒性。模糊控制在姿态控制的应用基本上与其他控制方法结合在一起。相关研究中，石志华[1]提出一种模糊滑模控制方法，利用模糊控制削弱滑模抖振，该方法对内外干扰表现出较好的鲁棒性；周锐[2]则是把模糊控制和H ∞鲁棒控制结合起来,建立了一种模糊参数化的增益调参飞控系统鲁棒设计方法；于凤仙[3]利用BP 神经网络表达模糊控制系统的知识规则、模糊推理和学习算法,应用于导弹的姿态控制。而目前单一的模糊控制应用于火箭姿态控制仅有文献[4]，在文献预置校正网络的基础上，提出了一种基于比例因子和调整因子自调整的自适应模糊控制方法。该方法对参数的适应性强，但是模糊控制器的设计需要根据经验反复调试。

目前模糊控制在运载火箭姿态控制之中应用较少的原因主要有两点：（1）模糊控制精度不高，控制效果粗糙；（2）模糊控制器设计很大一部分依靠设计者的经验，调试麻烦，很难量化设计。

本文提出的简易变论域模糊控制动态性能好，控制精度高，而且控制器的设计只需要调整量化因子、比例因子和伸缩因子即可。

1 运载火箭俯仰通道动力学模型

考虑到箭体的弹性振动和推进剂晃动，箭体质心动力学方程、绕质心动力学方程、弹性振动运动方程以及推进剂晃动运动方程如下：