基于ESO-Backstepping的BTT导弹自动驾驶仪研究

发布时间：2020-10-09 10:51

　　现代战场环境的日益复杂对战术导弹的技术指标提出了更高的要求,为了适应未来战争的需要,战术导弹需要解决诸如对付大机动飞行目标、大空域的作战拦截、对超低空目标的拦截等未来战争中出现的问题。因此,控制技术方面就要进一步提高导弹的机动能力和制导精度,更好地协调快速性与稳定性之间的矛盾,提高导弹的可靠性和抗干扰能力。本文利用扩张状态观测器(Extend State Observer)理论、Backstepping控制理论和滑模控制理论设计BTT导弹自动驾驶仪,使BTT导弹在不同的状况下能够满足跟踪性能指标。本文研究的主要工作有以下几个方面:(1)研究BTT导弹数学模型。利用四元素方法建立BTT导弹自动驾驶仪模型,这样就能避免在某些角度时,自动驾驶仪的运动学方程中出现奇异。针对Backstepping控制方法形式上的特点,把用四元素表示的导弹自动驾驶仪运动学和动力学模型变换为适合Backstepping算法的形式。(2)针对BTT导弹非线性动力学模型受持续周期性外部干扰的情况,利用扩张状态观测器对干扰进行观测。ESO实际起到了一种前馈补偿的作用,和其他的观测器相比,它不仅能将干扰观测出来,还能观测原系统的状态。它可以把观测到的干扰直接用于控制律中,并且具有收敛速度快、算法简单等特点。另外,Backstepping算法是建立在李雅普诺夫函数上的,所以设计的基于ESO的Backstepping控制器具有较好的稳定性。(3)导弹在空间运行时,不仅会受到各种干扰的影响,还有参数不确定性情况的存在,这有可能使导弹的姿态不能够按期望的轨迹运行。滑模控制理论对外部干扰和内部参数摄动具有“不变性”,鉴于滑模和Backstepping控制理论各自的优缺点,针对所述情况,设计基于ESO的滑模Backstepping控制器进行仿真。结果表明,本文所设计的基于ESO的滑模Backstepping自动驾驶仪,具有较好的稳定性和鲁棒性。
【学位单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ765
【部分图文】：

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1.1.2 BTT 导弹自动驾驶仪弹的核心和关键部分为制导控制系统，它在导弹的战术性能方面起，特别是制导精度和杀伤概率。导弹制导控制系统由导引系统和控组成[2]。由动力学与运动学环节构成的弹体作为控制对象。导弹沿，即导弹姿态运动学和质心运动。制导控制系统对导弹的六自由度稳定与控制，其中自动驾驶仪的功能是控制与稳定导弹飞行姿态，的关系如图 1-1 所示，一方面自动驾驶仪依照控制指令的要求去操推力矢量方向，使导弹的姿态改变，使导弹能时刻瞄准目标。另一仪起到消除因干扰引起导弹姿态变化的作用，使扰动不影响导弹弹保姿态不变。这两种不同功能下的自动驾驶仪工作状态分别被称为和稳定工作状态。所以自动驾驶仪对导弹的姿态控制起着非常重

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第 1 章绪论第一阶段，目标在火控系统的锁定。目标所在的位置、运动的速度及向等参数由测试系统和显示测试系统共同给出，并给导弹子系统赋初始指弹拦截目标所检测的初始化信息[3]在这一阶段非常重要。第二阶段，导弹和发射载机脱离，开始进入自导飞行阶段。该阶段期弹飞行受制导与控制系统的导引控制。跟踪测量装置、惯性器件、控制指装置、稳定控制装置共同组成制导与控制系统。导引头跟踪装置可以提供标运动角度和运动角速度的信息；惯性器件的作用是为弹载机供给速度、等导航和载机控制所需的信息；首先定义所要拦截目标的运动轨迹也就律；主体部分是导弹稳定控制装置，它的主要功能是执行导引指令，并使于稳定状态。典型的导弹制导与控制系统如图 1-2 所示

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器的原理输出的干扰扩张为系统的新的状态够观测被扩张的状态—扰动作用的依赖于生成扰动的具体数学模型，，扩张状态观测器也是一种扰动观不断与外界环境进行信息交流。控到外部，但也从外部吸收部分信息过程。人们只能搜集系统外部变量，系统外部变量就是系统传给外部统的输入变量，包括控制输入。根量的装置叫做状态观测器，即根据定系统所有内部状态信息的装置就

【参考文献】