基于二阶滑模控制的导弹自动驾驶仪设计
顾文锦1,尚安利2,李聪颖2,袁玉满2
(1.海军航空工程学院自动控制系,山东烟台264001;
2.海军航空工程学院研究生一队,山东烟台264001)
摘 要:讨论了一类非最小相位系统的输出跟踪问题。通过坐标转换将原系统转换为正规形,采用输出重定义技术,设计转换后的系统输出和期望输出,并根据它们构造滑模变量σ。在有限时间内,采用全局二阶滑模控制算法使得σ=σ ·=0,同时保证对原系统输出的跟踪。仿真结果表明,该方法设计的控制系统有比较理想的稳定性和鲁棒性。
关 键 词:非最小相位;零动态;输出重定义;二阶滑模
中图分类号:TJ765.2
文献标识码:A
引言
对于尾控型导弹,其过载和控制舵偏之间的动力学为非最小相位特性[1],即系统的零动态或内部动态是不稳定的;另外,在导弹飞行过程中,其参数大范围剧烈变化,这样,解决其过载输出跟踪问题具有较大的挑战性。文献[1]采用基于对象逆的输出重定义对象逆控制技术设计控制系统。对于不确定非线性系统,滑模变结构控制是一种较为有效的控制方法,但滑模控制会产生对系统有害的抖振。
本文提出基于二阶滑模控制理论[2,3](在有限时间内,S=0,S·=0成立;仅S可测,S为滑模变量)的侧滑转弯(STT)导弹输出重定义自动驾驶仪三通道独立设计方法,以获得一个鲁棒性强、稳定域大的高效控制系统。考虑到偏航通道与俯仰通道设计方法相似,限于篇幅,有关偏航通道自动驾驶仪的设计问题,在此不再讨论。
1 通过输出重定义的对象逆
对单输入单输出(SISO)线性系统:
5 结束语
本文针对一类非最小相位不确定非线性系统,通过非奇异线性坐标转换将原系统转换为正规形,重新定义系统输出,使得改动后的系统为最小相位系统。在此基础上,构造合适的滑模变量,采用二阶滑模控制方法使得渐近跟踪新输出同时保证原输出的渐近跟踪,且使得系统内部动态稳定。二阶滑模控制削弱了传统滑模控制固有的抖振现象,且使得系统具有更高的鲁棒性。 |
