空空导弹大攻角俯仰自动驾驶仪设计.pdf

空空导弹大攻角俯仰自动驾驶仪设计 何素娟固凤岐 西北工业大学精确制导与控制研究所，陕西 西安 7 1 0 0 7 2 1 0 0 6 - 9 3 4 8 ( 2 0 1 1 ) 0 9 - 0 0 9 8 - 0 4 摘要：研究导弹自动驾驶仪优化控制问题，针对空空导弹在大攻角飞行过程中，系统的空气动力学特性存在强非线性耦合和 参数不确定性，引起系统稳定性差。为了提高系统性能，在导弹俯仰运动的非线性数学模型的基础上，以导弹攻角为被控信 号，舵偏角指令为输入信号，提出采用反馈线性化方法对导弹模型进行线性化，然后运用变结构控制理论进行控制器设计。 控制器结构简单，易于实现，能够抑制被控对象中存在的不确定性。并通过数学仿真与全状态反馈控制方法设计的控制器 进行了比较。结果表明采用反馈线性化和滑模变结构方法设计的控制系统对气动参数摄动和外部扰动具有较强的鲁棒性。 大攻角； 反馈线性化； 全状态反馈； 姿态控制 T J 7 6 5 . 2 B D e s i g n o f P i t c h A u t o p i l o t o f H i g h A n g l e o f A t t a c k f o r A i r - t o - A i r M i s s i l e H E S u - j u a nZ H O U F e n g - q i 2 0 1 1 - 0 2 - 0 52 0 1 1 - 0 4 - 1 3 万方数据 9 9 万方数据 1 0 0 万方数据 1 R A H u l l a n d Z Q u . D e s i g n a n d e v a l u a t i o n o f r o b u s t n o n l i n e a r m i s s i l e a u t o p i l o t f r o m a p e r f o r m a n c e p e r s p e c t i v e C . P r o c , A C C , 1 9 9 5 . 1 8 9 - 1 9 3 . 2 R A H u l l a n d Z Q u . D y n a m i c r o b u s t r e c u r s i v e c o n t r o l d e s i g n a n d i t s a p p l i c a t i o n t o a n o n l i n e a r m i s s i l e a u t o p i l o t C . P r o c , A C C , 1 9 9 7 , p p : 8 3 3 8 3 7 . 3 J S C h e n a n d Y H C h e n . R o b u s t c o n t r o l o f N o n l i n e a r U n c e r t a i n S y s t e m : A F e e d b a c k L i n e a r i z a t i o n A p p r o a c h C . P r o c . o f t h e 9 0 t h C o n f . o n D e e a n d C o n t . , 1 9 9 1 . 2 5 1 5 - 2 5 1 0 . 4 A T o m a m b e . A d e c e n t r a l i z e d c o n t r o l l e r f o r t h e r o b u s t s t a b i l i z a t i o n o f a c l a s s o f M I M O d y n a m i c a l s y s t e m s J . J o u r n a l o f D y n a m i c S y s t e m s , M e a s u r e m e n t a n d c o n t r o l , 1 9 9 4 , 1 1 6 : 2 9 3 - 3 0 4 . 5 J H K i m a n d J S J a n g . N o n l i n e a r m o d e l i n v e r s i o n c o n t r o l f o r b a n k t o t u r n m i s s i l e R . A I A A - 9 5 - 3 3 1 8 - c p , 1 9 9 5 . 6 G a o W e i b i n g . V a r i a b l e S t r u c t u r e C o n t r o l : A S u r v e y J . I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t r i a l E l e c t r o n i c s . 1 9 9 3 , 4 0 ( 1 ) : 2 - 2 2 . 7 高为炳. 变结构控制理论基础 M . 北京：中国科学出版社， 1 9 9 0 . 8 黄炳红，李东海，老大中. 某型空空导弹的鲁棒自动驾驶仪设 计及仿真研究 J . 系统仿真技术及其应用， 2 0 0 5 ，7 : 6 2 6 - 6 3 0 . 9 胡剑波. 一类非匹配不确定性系统的变结构控制 J . 控制理 论与应用，2 0 0 2 ，1 9 ( 1 ) : 1 0 5 - 1 0 8 . 1 0 鲍晟. 非匹配不确定M I M O 线性系统的终端滑模控制 J . 控制与决策，2 0 0 3 , 1 8 ( 5 ) ：5 3 1 - 5 3 4 . 1 1 张福斌. 非匹配不确定非线性系统的变结构控制器设计 J . 系统工程与电子技术，2 0 0 3 , 2 5 ( 2 ) ：2 0 6 - 2 0 9 . 1 2 张静，等. 不稳定零动态系统的鲁棒控制 J . 控制理论与应 用，2 0 0 5 ，2 2 ( 1 ) : 6 7 - 7 1 . 万方数据 1 3 粟琼，等. 飞机着陆全面控制的直接反馈线性化设计及仿真 J . 计算机测量及控制，2 0 0 5 , 1 3 ( 3 ) ：2 4 7 - 2 4 9 . 1 4 放百强，李君龙. 基于反馈线性化的飞行器姿态运动的变结 构控制方法研究 J . 现代防御技术，2 0 0 3 , 3 1 ( 3 ) ：4 1 - 4 4 . 1 5 史小平. 再入弹头大攻角俯仰运动的非线性状态反馈控制 J . 上海航天，2 0 0 6 ，( 1 ) : 8 - 1 1 . 何素娟（1 9 7 9 - ），女（汉族），河北新乐人，博士研究 生，研究方向为导弹的精确制导与控制； 周凤岐（1 9 3 6 - ）, 男（汉族），江苏常州人，教授，博 士生导师，主要从事导弹和航天器的制导、导航与控 制的教学与研究工作。 2 M C a r d e i , J W u . E n e r g y - e f f i c i e n t c o v e r a g e p r o b l e m s i n w i t l e s s a d - h o c s e n s o r n e t w o r k s J . C o m p u t e r C o m m u n i c a t i o n s , 2 0 0 6 , 2 9 ( 4 ) : 4 1 3 - 4 2 0 . 3 李德英， 等. 无线传感器网络能量高教综述 J . 计算机科学， 2 0 0 8 , 3 5 ( 1 1 ) ：8 - 1 2 . 4 C G u i , P M o h a p a t r a . P o w e r c o n s e r v a t i o n a n d q u a l i t y o f s u r v e i l l a n c e i n t a r g e t t r a c k i n g s e n s o r n e t w o r k s C . H a a s Z . C o n f e r e n c e o n M o b i l e C o m p u t i n g a n d N e t w o r k i n g . N e w Y o r k : A C M P r e s s , 2 0 0 4 . 1 2 9 - 1 4 3 . 5 M C a r d e i , e t a l . W i t l e s s s e n s o r n e t w o r k s w i t h e n e r g y e f f i c i e n t o r g a n i z a t i o n J . J o u r n a l o f I n t e r c o n n e c t i o n N e t w o r k s , 2 0 0 2 , 3 ( 3 - 4 ) : 2 1 3 - 2 2 9 . 6 H Z h a n g , J C H o u . M a i n t a i n i n g s c h e m e c o v e r a g e a n d c o n n e c t i v i t y i n l a r g e s e n s o r n e t w o r k s J . W i t l e s s A d H o c a n d S e n s o r N e t w o r k s : A n I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l , 2 0 0 5 , 1 ( 1 - 2 ) : 8 9 - 1 2 3 . 7 X W a n g , A G J i a n g , S W a n g . M o b i l e a g e n t b a s e d m o v i n g t a r g e t m e t h o d s i n w i r e l e s s s e n s o r n e t w o r k s C . P r o c o f I E E E I n t 1 S y m p o n C o m m u n i c a t i o n s a n d I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y . H a r b i n : H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y P r e s s , 2 0 0 4 : 2 2 - 2 6 . 8 王晟，王雪，毕道伟. 无线传感器网络动态节点选择优化策略 J . 计算机研究与发展，2 0 0 8 , 4 5 ( 1 ) ：1 8 8 - 1 9 5 . 9 M L i u , e t a l . A n a l y s i s f o r M u l t i - c o v e r a g e p r o b l e m i n w i r e l e s s s e n s o r n e t w o r k s J . J o u r n a l o f S o f t w a r e , 2 0 0 7 , 1 8 ( 1 ) : 1 2 7 - 1 3 6 . 1 0 纪震，廖惠连，吴青华. 粒子群算法及应用 M . 北京：科学 出版社，2 0 0 9 . 1 6 - 1 8 . 1 1 X W a n g , S W a n g , J M a . D y n a m i c s e n s o r d e p l o y m e n t s t r a t e g y b a s e d o n v i r t u a l f o r c e - d i r e c t e d p a r t i c l e s w a r m o p t i m i z a t i o n i n