带攻击角度约束的自适应终端滑模导引律

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1、2016年8月第42卷第8期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsAugust2016V01．42No．8http：／／bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0502带攻击角度约束的自适应终端滑模导引律杨锁昌8，张宽桥，陈鹏(军械工程学院导弹工程系，石家庄050003)摘要：针对某些导弹在对目标进行打击时需要满足零脱靶量和攻击角度约束的要求，首先基于终

2、端滑模控制和有限时间控割理论，改进了一种快逮收敛的非奇异终端滑模函数，用于设计滑模面，结合自适应指数趋近律，提出了一种自适应非奇异终端滑模控制方法，解决了传统终端滑模控制中存在的奇异问题，并使状态变量在有限时间内快速收敛到平衡点。然后将所提方法用于导引律的设计，提出了一种带攻击角度约束的自适应非奇异和有限时间收敛导引律，实现了导弹对脱靶量和攻击角度约束的要求；采用有限时间控制理论对该导引律的收敛特性进行了分析，证明了制导系统状态的全局有限时间快速收敛特性。与传统的非奇异终端滑模导引律相比，本文所提导引律能够在更短的时间内以更小的脱靶

3、量和更高精度的攻击角度对目标实施打击。最后进行了大量的对比仿真实验，仿真结果验证了所提导引律的有效性。关键词：导引律；攻击角度约束；非奇异终端滑模控制；指数趋近律；有限时间收敛中图分类号：V448；TJ765文献标识码：A文章编号：1001-5965(2016)08—1566—09在现代战争中，导弹发挥着越来越重要的作用，很多导弹(如反坦克导弹、反舰导弹等)在对目标进行精确打击时，不仅要准确地命中目标，还要在击中目标时具有一定的攻击角度，以大大提高战斗部的毁伤效能。因此，在设计导引律时，必须考虑终端攻击角度约束的问题⋯。带攻击角度约

4、束的导引律研究经过了40多年的发展，取得了一系列的研究成果。文献[2]提出了一种带攻击角度约束的最优导引律，采用强跟踪滤波器预测目标机动信息，但估计精度主要依赖于滤波器的性能；文献[3]提出了一种用于打击静止和慢速移动目标具有攻击角度约束的导引律，将通过比例导引律估计的攻击角度与期望攻击角度的误差反馈到制导指令中，修正角度误差最终得到期望攻击角度。由于滑模变结构控制在滑动模态对参数摄动和外界干扰等具有不变性，因此广泛地应用于导引律的设计之中，通过在滑模面内引入攻击角度约束项，即可设计出带攻击角度约束的滑模导引律。文献[4．5]选取包

5、含弹目视线角速率和期望视线角的线性滑模面，将目标运动视为有界干扰；文献[6]在文献[4]的线性滑模面的基础上，选取自适应指数趋近律来设计导引律，保证了到达条件及良好的动态特性。传统滑模控制方法设计的线性滑模面，在系统状态到达滑模面后，只能渐进趋近于平衡点，不是有限时间收敛的；而终端滑模控制方法，能够实现系统状态的有限时间收敛，且比传统滑模控制具有更好的收敛性能⋯。文献[8-11]采用传统终端滑模面取代线性滑模面，设计了带攻击角度约束的导引律，满足有限时间收敛特性，但是由于控制指令中存在负指数项，会存在奇异问题。在收稿日期：2015-

6、07-28；录用日期：2015-09-18；网络出版时间：2015—10-1010：13网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20151010．1013．001．html}通讯作者：Tel．：0311-87994404E-mail：yangsuochang_jx@sina．COB引甩格式：杨锁昌．张宽桥．陈鹃．带攻击角度约束昀自适应终端滑模导；l律【J1．北京航空航天大学学报，2016．42(8)：1566一1574．YANGSC，ZHANGKQ，CHENP．Adaptivetermin

7、alstidingmodeguidancelawwithimpactangleconstraintfJJ．JoumutofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42(8)：1566—1574(inChinese)第8期杨锁昌，等：带攻击角度约束的自适应终端滑模导引律1567文献[9]中，通过在负指数项引人一个变量口，当滑模面函数小于一定值时，设定口=0，以避免出现奇异问题，但降低了对期望视线角的跟踪精度，过程较为繁琐。文献[11]采用幂次趋近律，导致了系统状态离平衡点较

8、远时，收敛速度较慢。为了解决奇异问题，文献[12]提出了非奇异终端滑模控制方法，不仅解决了终端滑模控制的奇异性问题，还具有与终端滑模相似的特性，能够实现系统状态的有限时间收敛；文献[13-14]基于非奇异终端滑模控制方法，提出了带攻击