准滑模控制在大气层外拦截器姿态控制中的应用
章虹虹 姜 杰
北京航天自动控制研究所,北京100854
摘 要 滑模变结构控制本身的抖振问题影响了其在实际中的广泛应用,而准滑模变结构控制不仅能够削弱系统抖振,而且对干扰具有较强的鲁棒性。本文以大气层外拦截器(EKV)为研究对象,采用准滑模控制律,并经过简单的推导给出了邻域Δ的一种选择方法。数学仿真表明, EKV的姿态控制采用准滑模控制,在各种干扰情况下姿态角偏差都能稳定,还削弱了抖振。因此,准滑模控制应用于EKV的姿态控制是可行的。
关键词 拦截器;姿态控制;准滑模控制
中图分类号:V448. 22 文献标识码:A
文章编号:1006-3242(2007)05-0039-04
大气层外拦截器用于在大气层外拦截和摧毁敌方来袭的弹道导弹[1]。大气层外拦截器(EKV)采用直接碰撞方式进行目标毁伤,要求脱靶量很小,甚至零脱靶量。因此,对姿态控制系统控制的精确性和快速性提出了很高的要求。本文研究的EKV姿控系统由6个姿控发动机组成,提供的推力是常值,且能多次启动并具有脉冲工作状态,不具有变推力工作状态。姿态控制律设计可采用古典控制、最优控制等各种设计方法。本文采用准滑模控制,既可以提高控制精度,又可以削弱抖振。
1 滑动模态基本原理
理想滑模变结构控制的突出优点是可以实现滑动模态与系统的外干扰和参数摄动完全无关,这种性质称为滑动模态的不变性,这也是滑动控制受到重视的主要原因。对于一般的线性系统,不变性的成立是有条件的,需要满足滑动模态匹配条件。但是对于像(1)式表示的n阶相变量系统,不变性的成立是无条件的:
5 结 论
本文主要研究了准滑模控制律在大气层外拦截器姿态控制中的应用,并进行了数学仿真。数学仿真表明,准滑模控制律能很好地减少姿控发动机的开关次数,从而削弱了抖振现象,而且能快速地将姿态角控制在要求的范围之内,仿真证明准滑模控制律应用于EKV的姿态控制中是很有效的。
参 考 文 献
[1] 黄万伟.动能拦截器变结构自动驾驶仪设计方法研究
[J].航天控制. 2004, 22(2).
[2] 高为炳.变结构控制理论基础[M].中国科学技术出版社. 1990. 3
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