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基于H∞混合灵敏度的导弹解耦控制器设计方法

作者:时间:2009-12-08来源:网络收藏

1 引言
在大攻角飞行过程中,通道间存在严重的气动。工程上,通常把较小的项作为随机干扰来处理,但当影响较大时,容易使控制系统丧失稳定性,因此必须考虑通道间的耦合效应,并对其。近年来,随着控制理论的发展,多种控制应运而生,如特征结构配置、自校正解耦、线性二次型解耦、奇异摄动解耦、自适应解耦、智能解耦、H∞解耦,变结构解耦等,其中文献[4]采用多变量频域法,将耦合的MIMO系统化为一系列的SISO系统,再用经典频域法分别,实现了BTT自动驾驶仪的解耦,文献[5]采用输出反馈特征结构配置,合理配置了闭环系统的特征值、特征向量,求取输出反馈与前馈,实现三通道的解耦,文献[6]利用变结构控制和鲁棒控制,实现系统的动态解耦。
根据导弹在大攻角飞行过程中,导弹受到的参数不确定性和外界干扰等都非常大,采用一般的解耦很难保证控制系统的实时性要求,由于H∞自身优点,这里提出了H∞解耦方法。H∞解耦是将理想的无耦合的闭环系统参与到混合灵敏度设计中去,从而达到解耦的目的。在控制器设计中,需要进行权函数的选取,使其达到解耦目的。该解耦控制方法的优点在于:由于控制器本身的优点,使得该解耦控制器具有较强的鲁棒稳定性和抗干扰能力。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/163432.htm


2 导弹简化数学模型
导弹的动力学特性由一组非线性、变系数的方程组描述。由于存在弹性振动、液体晃动和发动机摇摆等因素的影响,该方程组非常复杂。为了对导弹运动方程的各种分析、计算和导弹控制系统设计提供方便,本文采用小扰动简化措施。考虑导弹刚体运动和弹性振动,假设偏航、滚动通道标准弹道参数为零,即得到以下小扰动假设的弹体运动方程。小扰动弹体运动由刚性弹体姿态运动方程和弹性振动方程组成。式(1)~式(3)为简化的数学模型。
(1)俯仰一法向通道刚体运动方程:

式中,αWP,αWQ分别为由于平稳风、切变风作用形成的附加迎角;My,Mx为结构干扰力矩;δ为弹道航向角;β为弹道侧滑角;ψ为弹道偏航角;δψ为实际弹道偏航舵偏角;Fx为结构干扰力。
(2)偏航一横向通道刚体运动方程:

式中,βWP和βWQ分别为导弹由于平稳风、切变风作用形成的附加侧滑角;qiψ为偏航-横向通道第i个振型(不包括刚体振型)所对应的广义坐标。
(3)滚动通道弹体运动方程:

式中,γ为弹道滚动角;δr为弹道滚动舵偏角。


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