基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的制導(dǎo)控制方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,已大規(guī)模使用高科技武器。要打贏一場現(xiàn)代化戰(zhàn)爭,以精確制導(dǎo)武器為核心的高科技武器裝備是必不可少的。在現(xiàn)代復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境下,飛行器在飛行過程中不可避免的受到各種干擾和不確定因素的影響,需要發(fā)展能夠抑制或消除這種不確定性影響的制導(dǎo)控制方法。因此,本文針對飛行器的末制導(dǎo)過程,提出了基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(Extended State Observer,ESO)的飛行器制導(dǎo)控制律設(shè)計(jì)方法。
　　首先,分析了飛行

2、器受到的力和力矩,建立了飛行器的制導(dǎo)控制數(shù)學(xué)模型,并給出了適合于制導(dǎo)律設(shè)計(jì)的飛行器目標(biāo)相對運(yùn)動模型,同時給出了導(dǎo)航計(jì)算模型和輔助計(jì)算模型,為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。
　　其次,提出了基于非奇異終端滑模控制的有限時間收斂ESO(Finite-time Convergence Extended State Observer,FCESO),并給出了ESO有限時間收斂特性的證明,為ESO的設(shè)計(jì)提供了一種新方法?；贔CESO對制導(dǎo)系統(tǒng)的不確定性

3、進(jìn)行觀測,并予以實(shí)時補(bǔ)償。結(jié)合帶終端角度約束的最優(yōu)末制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法,提出了基于FCESO的制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法。仿真結(jié)果表明,該制導(dǎo)律能夠保證飛行器在外界干擾和目標(biāo)機(jī)動的情況下具有較好的動態(tài)特性和魯棒性。
　　再次,在一定的假設(shè)條件下對姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)模型進(jìn)行簡化,將其描述為以姿態(tài)角速度、滾轉(zhuǎn)角和過載為系統(tǒng)狀態(tài)量的狀態(tài)空間方程。針對該簡化模型,應(yīng)用實(shí)時補(bǔ)償?shù)姆椒?基于ESO和非線性誤差反饋結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了俯仰偏航通道姿態(tài)角速度反饋內(nèi)回路和過載

4、反饋外回路控制律,以及滾轉(zhuǎn)通道雙回路姿態(tài)控制律。通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的姿態(tài)控制器的有效性,并且對制導(dǎo)指令具有很好的跟蹤效果。
　　最后,綜合本文提出的制導(dǎo)控制方法,將其應(yīng)用在飛行器的末制導(dǎo)過程中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),分別給出了飛行器在標(biāo)稱情況、有風(fēng)干擾的情況、目標(biāo)移動的情況以及綜合情況下的仿真結(jié)果。分析表明,在各組設(shè)定情況下,飛行器在本文設(shè)計(jì)的制導(dǎo)控制律作用下均能滿足落點(diǎn)和落角要求,并且具有很好的動態(tài)品質(zhì),對干擾和不確定性的抑制能力較