BTT导弹扰动观测补偿鲁棒控制研究

发布时间：2020-05-13 00:58

【摘要】：当前战场目标与导弹机动性越来越强,BTT导弹由于其自身通过倾斜弹体的方式进行转弯并追踪目标,已经越来越多地运用到战场之上。BTT导弹在进行大范围机动的过程中,滚转角会迅速发生变化,滚转角速度会在偏航通道和俯仰通道分别产生耦合项。在大幅度机动场景下,耦合项对于控制效果的影响尤为明显。传统的BTT导弹控制方法多采用协调支路方式补偿耦合项产生的影响。然而,在大空域情况下设计过程过于繁琐。针对这一问题,本文基于扰动观测补偿的鲁棒控制方法,对于BTT导弹进行自动驾驶仪的设计。本文主要包括以下研究内容:首先针对BTT导弹进行数学建模,建立运动学模型与动力学模型,形成导弹运动方程组。给出过载的计算方式,并在合理的假设基础之上,得到BTT导弹的线性化模型。其次考虑了气动参数,速度,大气密度等多个参数的不确定性,针对BTT导弹模型的滚转通道和俯仰-偏航通道分别采用H_∞方法以及μ综合方法设计了鲁棒控制器并进行了数学仿真。通过H_∞范数与结构奇异值理论分析了两种方法设计控制器各自的优势与不足。最后使用广义扩张状态观测器对BTT导弹飞行过程中受到的干扰进行扰动观测补偿。首先将不确定性参数及通道之间的耦合作用均视为作用于舵环节上的扰动,针对滚转、俯仰及偏航三个通道分别设计扰动补偿控制律。通过数学仿真,说明扰动观测补偿算法的有效性。添加扰动观测补偿之后的鲁棒控制器有效降低了BTT导弹对于指令响应时的抖动与超调,提升了鲁棒控制器的控制效果。
【图文】：

图 3-15 滚转通道名义系统表现滚转通道的名义系统进行闭环系统仿真。对于V=50m/s不确定性范围内随机选取 20 个不确定性参数代入系统能否使所考虑的不确定性范围内的所有情况都能够满足角指令c =90°，仿真时间 10s。仿真结果如下：-16 滚转角响应曲线 图 3-17 滚转角速度响应

图 3-15 滚转通道名义系统表现下面对于滚转通道的名义系统进行闭环系统仿真。对于V=50m/s的名义系统，在 5 个参数的不确定性范围内随机选取 20 个不确定性参数代入系统状态方程当中验证控制器能否使所考虑的不确定性范围内的所有情况都能够满足性能传递函数的要求。滚转角指令c =90°，仿真时间 10s。仿真结果如下：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ765

【参考文献】

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本文编号：2661111