基于非奇異終端滑模和有限時(shí)間擾動(dòng)觀測(cè)器的導(dǎo)引律研究.pdf

1、導(dǎo)彈是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)當(dāng)中最有力的防御和攻擊敵方的精確制導(dǎo)武器，在高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中有著不可替代的作用。導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)是導(dǎo)彈的中樞神經(jīng)，而導(dǎo)引律則是制導(dǎo)控制系統(tǒng)中的重要一環(huán)。隨著航天科技技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)控制理論被應(yīng)用到了導(dǎo)引律設(shè)計(jì)中來(lái)。
　　在導(dǎo)彈攔截目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，目標(biāo)機(jī)動(dòng)是導(dǎo)致制導(dǎo)系統(tǒng)脫靶量的最重要因素。在目標(biāo)不作機(jī)動(dòng)或者作較小機(jī)動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的比例導(dǎo)引律可以取得很好的攔截效果。當(dāng)目標(biāo)大機(jī)動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)導(dǎo)引律不再有效，因

2、此研究應(yīng)對(duì)目標(biāo)大機(jī)動(dòng)的先進(jìn)導(dǎo)引律很有必要。除了目標(biāo)機(jī)動(dòng)外，自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)也是影響脫靶量的原因之一。由于自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)的存在，導(dǎo)彈不能立即響應(yīng)給出的導(dǎo)引指令，從而導(dǎo)致了信號(hào)延遲引起脫靶量。因此考慮導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)的導(dǎo)引律需要研究。
　　本文基于非奇異終端滑模(NTSMC)和有限時(shí)間擾動(dòng)觀測(cè)器(FTDO)設(shè)計(jì)了一種復(fù)合導(dǎo)引律。本文導(dǎo)彈的自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)近似為一階模型。在設(shè)計(jì)導(dǎo)引律時(shí)，目標(biāo)機(jī)動(dòng)被看成是有界外部擾動(dòng)。由于自動(dòng)駕駛儀的存在，

3、目標(biāo)機(jī)動(dòng)和控制量不在同一個(gè)通道是不匹配擾動(dòng)，有限時(shí)間擾動(dòng)觀測(cè)器被用來(lái)估計(jì)擾動(dòng)，估計(jì)值用于前饋補(bǔ)償。前饋補(bǔ)償項(xiàng)用于設(shè)計(jì)基于非奇異終端滑模的復(fù)合導(dǎo)引律。在本文所設(shè)計(jì)的導(dǎo)引律作用下，視線(xiàn)角速度可以有限時(shí)間收斂到零，同時(shí)可以保證較小的脫靶量。由于目標(biāo)機(jī)動(dòng)被前饋補(bǔ)償?shù)?，滑模的震顫被大大減弱。與之前的考慮自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)的導(dǎo)引律設(shè)計(jì)不同，本文沒(méi)有通過(guò)坐標(biāo)變換將不匹配擾動(dòng)變成匹配擾動(dòng)再設(shè)計(jì)導(dǎo)引律。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)引律中不再需要視線(xiàn)角加速度的信息，導(dǎo)引律

4、的形式更簡(jiǎn)單。導(dǎo)引律設(shè)計(jì)中通常是假設(shè)視線(xiàn)角速度是可測(cè)的，但是由于導(dǎo)引頭測(cè)量的信息含有測(cè)量噪聲，則由視線(xiàn)角速度得到的視線(xiàn)角加速度信息含有測(cè)量噪聲，進(jìn)一步導(dǎo)致導(dǎo)引信息不準(zhǔn)確。因此本文設(shè)計(jì)的導(dǎo)引律不需要視線(xiàn)角速度的進(jìn)一步的微分信息可以降低測(cè)量噪聲的影響。
　　本文首先給出了導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的基本原理，介紹了傳統(tǒng)的導(dǎo)引律。之后介紹了基于現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)導(dǎo)引律的發(fā)展?fàn)顩r。接著建立了研究導(dǎo)彈攔截目標(biāo)需要用到的各個(gè)坐標(biāo)系并給出了不同坐標(biāo)系之間的相