基于LQR /SMVS的鲁棒最优制导律研究
沈明辉 陈 磊 吴瑞林 周伯昭
国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073
摘 要 针对导弹在拦截机动目标的特点,以最优控制中的线性二次调节(LQR)和滑模变结构(SMVS)为理论基础,推导出一鲁棒最优制导律。它综合了LQR和SMVS的优点,不仅脱靶量和消耗能量小,而且对目标机动等干扰不敏感,具有鲁棒性。仿真结果表明,所得制导律具有良好的性能,具有一定的应用价值。
关键词 制导律 最优控制 滑模变结构 鲁棒性
中图分类号:V448 文献标识码:A
文章编号:1006-3242(2006)01-0049-03
1 引 言
近40年来,最优控制理论在制导律的研究中得到了充分的运用[1-3],得到了各种不同性能指标下的最优控制解。研究表明,当目标不机动同时自身状态精确可知时,可以得到指定性能指标下的最优制导律。但制导实际上是一动态的追逃问题,拦截器本身和目标的部分状态值不可能得到,即使得到也可能受噪声和不确定性干扰。另一主要缺点是最优控制不能保证系统的鲁棒性,而鲁棒性是现代设计中的一个关键问题,当系统面对着参数摄动、非线性、未建模动态以及目标机动时,它必须保证一定的性能要求。
滑模变结构(SMVS)是一种很好的鲁棒设计工具,它设计出来的系统具有对参数摄动和外界干扰不敏感性。同时与其它的鲁棒设计工具(如H∞)相比,它既可以处理线性也可以处理非线性,难度相差不大
图中,几乎为直线的是不考虑目标机动的最优制导律控制下的角速度变化规律,在它周围作小幅振荡的是本文所得出的鲁棒最优制导律作用下的角速度变化规律,它考虑了目标的正弦机动。由图中可以看出,两种情况下的角速度都趋于零,故而脱靶量也趋于零,仿真显示,两者的脱靶量分别为0.001656m和0.07245m。
图中的虚线表示考虑目标机动但仍用最优制导律控制作用下的角速度变化规律,很显然,此时角速度发散,不可能击中目标。
6 结 论
本文结合两种控制理论得出一鲁棒最优制导律,与单纯用滑模变结构得出的制导律相比,它考虑了控制过程的脱靶量要求和控制过程的经济性,与单纯用最优控制得出的导引律相比,它具有强大的鲁棒性,最后的仿真结果验证了所得制导律的良好性能。 |
