考虑扰动及控制饱和的多约束末制导方法

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstronauticaSinicaAug．252014V01．35No82225—2233ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．educa考虑扰动及控制饱和的多约束末制导方法董晨，晁涛，王松艳，杨明*哈尔滨工业大学控制与仿真中心，黑龙江哈尔滨150080摘要：在末制导阶段，飞行器受到建模误差、风、目标运动等多种扰动的影响，且导引头视场、攻角及落角受到约束。为此，提出一种多约束及扰动下的末制导方法。将制导问题转化为存在扰动与控制饱和的系

2、统的镇定问题。设计低增益状态反馈律镇定系统，利用线性扩张状态观测器观测系统中的扰动并在反馈律中对其进行补偿。以此为基础推导得到末制导律。基于LambertW函数研究制导律参数对视线角收敛的影响，并提出制导律参数的自适应整定方法。通过在线调整制导律参数，保证全部约束得到满足。在多种扰动下，通过数值仿真验证提出的制导方法。仿真结果表明，制导律满足所有约束且获得的制导精度较高。关键词：末制导；扰动抑制；控制饱和；多约束；线性扩张状态观测器；低增益反馈；LambertW函数中图分类号：V448．23；TJ765．3文献标识码：A文章编号：i000—6893(

3、2014)08—2225—09在末制导阶段，寻的制导飞行器需满足多种约束且克服各种扰动的不利影响，以获得较高的制导精度。因此，需要解决多约束及扰动下的末制导问题。在这类制导问题中，研究较多的是带落角约束的制导问题。近年来，带导引头视场约束及落角约束的制导问题也开始受到关注。针对带落角约束的末制导问题[1]，提出的制导方法包括改进的比例导引[2。3]、最优制导¨弓]、变结构制导[6。7一、鲁棒制导[8。9]及复合制导¨叩等。改进的比例导引与最优制导具有简单的制导律形式，但对模型精度有一定要求。变结构制导与鲁棒制导在存在干扰的情况下能取得良好的制导效果，

4、复合制导通过结合多种制导方法也能获得较好的鲁棒性。但这些方法的制导律往往比较复杂。针对带导引头视场约束及落角约束的制导问题口1

5、，提出的制导方法包括基于争D非线性控制的闭环制导[1妇以及在带落角约束的制导律上附加开关逻辑的开关制导‘12。131等。在飞行过程中，飞行器除了要满足落角约束和导引头视场约束外，还要满足攻角约束，以避免气动性能恶化或结构损伤。同时，要抑制由建模误差、目标运动、风等引起的扰动，以获得较高的制导精度。然而，解决这类多约束及扰动下的制导问题存在很多困难：第一，约束条件种类多，且部分约束(如导引头视场约束)与飞行状态紧密相关，具有时

6、变性；第二，制导过程受多种扰动的共同作用，难以得到这些扰动对系统影响的解析式。上述困难给研究多约束及扰动下的制导方法带来巨大挑战，因此需要对这类末制导方法进行研究。针对前述的多约束及扰动下的末制导问题，本文提出一种考虑扰动与控制饱和的制导方法。收稿日期：2013-11—11；退修日期：2013-11·27；录用日期：2014—01-23；网络出版时间：2014．02．1109：03网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／S1000．6893．2013．0531．htmI基金项目：国家自然科学基金委创新研究群体科学基金(61021

7、002)；中央高校基本科研业务费专项资金(HIT．NSRIF2014036)；重点实验室开放基金(HIT．KLOF2013081)*通讯作者．Tel．：0451·86418236E·mail：myang@hit．edu．cn；

8、用格式

9、DongC，ChaoT．WangSY．eta1．Terminalguidancemethodwithmultipleconstrainfsinthepresenceofdisturbancesandcontrolsaturation[JJActaAeronauticaetAstronauticaSinice，2014，

10、35(8)：2225-2233．董晨，晁涛，王松艳，等．考虑扰动及控制饱和的多约束朱钢导方法[如．航空学报．2014．35(8)：2225-2233航空学报Aug．252014V01．35No．8建立制导律设计模型，将导引头视场和攻角约束转化为模型控制量的幅值约束，将落角约束转化为模型状态量的终端约束，将扰动的综合作用转化为模型中的未知扰动项。从而将制导问题转化为具有扰动与控制饱和的系统的镇定问题。利用线性扩张状态观测器(LESO)观测模型中的扰动。基于低增益反馈推导考虑控制饱和的制导律，并在制导律中对观测的扰动进行补偿。借助LambertW函数研究

11、制导律参数对视线角收敛的影响。在此基础上给出制导律参数的自适应整定方法。通过在线调节制导律参数保证各约束得到