基于模糊滑模控制的CAV再入标准轨迹制导

《基于模糊滑模控制的CAV再入标准轨迹制导》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2015年9月第41卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2015V01．41No．9http：ffbhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．CBDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0742基于模糊滑模控制的CAV再入标准轨迹制导黄康强，赵辉+，任洋，蔡亚伟(空军工程大学航空航天工程学院，西安710038)摘要：针对标准轨迹制导对状态初值过于敏感以及鲁棒性较差的问题，在模糊滑模控

2、制的基础上，提出了一种新的标准轨迹制导方式．通过滑模控制的鲁棒性来提升制导方法的适应能力，利用模糊系统的万能逼近特性来对不确定因素进行逼近，从而实现对不确定项的准确估计．对隶属度函数的建立原则进行了分析，结合再入特点建立了模糊滑模纵向制导方案，仿真结果验证了模糊逼近与状态反馈总控制律的有效性，在此基础上设计了侧向制导律．仿真结果表明：该方法能够在保证精度的同时提高标准轨迹制导的鲁棒性，使计算过程大大简化．关键词：高超声速；隶属度函数；标准轨迹制导；模糊滑模；轨迹跟踪中图分类号：V448．23文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015

3、)09．1749-09标准轨迹制导发展较早，近阶段已经出现了多种制导方法，部分已在航天飞机上成功应用，但标准轨迹制导对状态初值过于敏感，且对不确定因素的影响调节能力有限，反馈增益系数的确定方法复杂，鲁棒性较差等问题一直有待改善．近些年，标准轨迹制导的研究取得了较大进展，Mease提出了阻力加速剖面的制导方法对其进行了改进¨。2o，在保证制导精度的基础上，提高了其航程能力；雍恩米¨1通过航程预测，实现了对参考轨迹的跟踪；Ping等H剖在此基础上利用简单的LQR控制律完成了轨迹跟踪；刘君等提出了一种基于广义标准轨迹的平衡滑翔状态反馈制导方法∞1，

4、在采用小倾侧角假设的前提下，实现了远程滑翔再人助推制导．目前，标准轨迹制导的研究主要集中于如何提升制导系统的鲁棒性和制导精度方面．本文首先对模糊理论进行了介绍，对隶属度函数的建立原则进行了分析；接着对通用航空飞行器(CommonAeroVehicle，CAV)再人纵向制导进行研究，根据要求建立了隶属度函数，同时对控制律在再入制导问题中的适用性进行了分析，并仿真验证了控制律的有效性；然后对侧向制导问题进行了讨论分析，提出了改善侧向制导精度的方法；最后对本文提出的制导方案进行了仿真验证，分析了其可行性，并对主要不足进行了讨论．1基于模糊滑模的纵向

5、制导律设计滑动模态控制又称变结构控制，其具有响应速度快、对参数变化及扰动不敏感、物理实现简单等优点，因此，在实际工程领域得到了较好的应用．但滑模控制存在抖振问题，成为了变结构控制在实际系统中应用的最大障碍．模糊方法可根据经验设计模糊逻辑规则，并采用模糊逻辑实现滑模参数的自适应调整以有效降低滑模控制抖振；同时，其自身的万能逼近特性能有效逼近外界干扰及不确定性，并加以补偿，可收稿日期：2014—11-28；录用日期：2015-01—12；网络出版时间：2015-03-0618：18网络出版地址：www．cnki．net／kems／detail／1

6、1．2625．V．20150306．1818．001．html基金项目：国家自然科学基金青年科学基金(61203628)作者简介：黄康强(1991一)，男，湖南益阳人，硕士研究生，huangkangqianglh@163．com}通讯作者：赵辉(1973一)，男，河北任丘人，教授，kgy—zhao@163．corn，主要研究方向为无人飞行器作战系统与技术．引用格式：黄康疆，赵辉，任洋，等．基于模糊滑模控制的CAV再入标准轨迹制导口J．北京航空航天大学学报，2015，41(9)：1749．1757．HuangKQ，ZhaoH，RenY，eta1

7、．StandardtrajectoryguidanceforCAVreentrybasedonfuzzyslidingmodecontrolrJ7．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41f9)：1749．1757(inChinese)．1750北京航空航天大学学报2015年将间断的控制信号连续化，以减轻或避免抖振现象．因此，模糊滑模控制在不确定系统及复杂外界干扰的情况中广泛适用，其在复杂非线性系统中的应用价值也得到了有力证明¨⋯．本文将滑模控制和模糊控制结合

8、起来，实现对再入飞行器纵向参考轨迹的最小误差跟踪．1．1纵向状态方程CAV纵向状态方程"1可表示为i=Vsiny矿：一旦一gsiny+∞2rc。s妒．(sinyCO