基于新型滑模控制方法的再入飞行器姿态控制律设计.pdf

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1、固体火箭技术第38卷第3期JournalofSolidRocketTechnologyV01．38No．32015基于新型滑模控制方法的再入飞行器姿态控制律设计①李宪强，周军，郭建国(西北工业大学精确制导与控制研究所，西安710072)摘要：设计了一种新型滑模控制方法，该方法不但能对已有的控制律进行鲁棒性改进，而且能有效抑制抖振现象。在该方法的设计过程中，首先基于已有的控制律和标称系统，设计了一种新型的动态滑模面，然后对超扭曲算法进行改进，得出了一种快速、连续且有限时间收敛的算法，并首次将其作为新型趋近律，该趋近律与滑模面相结合能够大大增强现有

2、控制律的鲁棒性，而且滑模的切换律是连续的，因此大大降低了系统的抖振。将以上方法应用于再入飞行器的姿态跟踪控制中，有效增强了已有控制律的鲁棒性，实现了大干扰情况下对姿态系统的稳定控制。通过仿真，验证了该方法在提高系统鲁棒性和降低抖振方面的有效性。关键词：滑模控制；超扭曲；再入飞行器；动态滑模面；抖振抑制中图分类号：TJ765．3文献标识码：A文章编号：1006-2793(2015)03—03O1．cr7DOI：10．7673／j．issn．1006-2793．2015．03．001Designofanovelslidingmodecontroll

3、erfortheattitudecontrolofreentryvehicleLIXian-qiang，ZHOUJun，GUOJian—guo(InstituteofPrecisionGuidanceandControl，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Anovelslidingmodecontrolmethodwasproposedinthispaper，whichisnotonlycapableofimprovingtherobust—hessof

4、theexistingcontrollaw，hutcallalsoefectivelyattenuatechattering．Inthedesignprocess，anoveldynamicslidingmodesur-facewasdesignedfirstlybasedonthenominalsystemandtheexistingcontrollaw．Thenthesuper-twistedalgorithmwasimproved．AfastcontinuousandfinitetimeconvergencealgorithmWasobt

5、mned，whichwasadoptedasthenovelreachinglawforthefirsttime．Thereachinglawcombinedwiththeslidingmodesurfacecangreadyenhancetherobustnessoftheexistingcontrollaw．Inaddition，sincetheslidingmodeswitchinglawiscontinuous，thechatteringWasgreatlyattenuated．Theproposedmethodwasthenappli

6、edtoattitudetrackingcontrolofreentryvehicleandtherobustnessoftheexistingcontrollawWasefectivelyenhancedunderlargedis-turbance．Finally，theefectivenessofthemethodWasdemonstratedthroughsimulation．Keywords：sidingmodecontrol；super—twistingalgorithm；reentryvehicle；dynamicslidingsu

7、rface；chatteringattenuateO引言模面的控制方法，如终端滑模控制、非奇异终端滑模滑模控制具有快速全局收敛特性、易于实现性、模控制]、快速非奇异终端滑模控制¨。。等。其中，根据型降阶、对外部干扰的鲁棒性，以及对系统参数和建模文献[11]中提出的滑模相对阶的概念可知，以上文献误差的不敏感性¨]，因而被广泛用于航空航天领中的方法都是一阶滑模控制方法。为此，有学者设计域一。了高阶滑模控制方法，如超扭曲滑模算法¨引，并基于目前，关于滑模控制方法的研究取得了很多成果。此发展出了变参数超扭曲算法¨及自适应参数超扭很多学者设计了各种滑模控

8、制方法，除了常规的基于曲算法¨等。以上文献中，滑模控制方法分别具有不线性滑模面一的控制以外，还有各种基于非线性滑同的优良特性，如有限时间收敛和减少抖振