高超声速制导炮弹终端滑模控制

发布时间：2024-06-04 01:47

　　针对高超声速制导炮弹的动力学耦合与非线性控制问题,设计一种基于反馈线性化的终端滑模控制器。首先,兼顾控制系统设计的简便性要求与高超声速制导炮弹的强非线性特点,建立非线性控制模型。然后,对模型中动力学耦合问题,根据微分几何理论对其进行反馈线性化,实现俯仰通道与偏航通道的解耦。最后,对两通道分别设计终端滑模控制器,且控制器有限时间收敛。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速稳定的追踪指令信号,且在外界干扰与参数摄动的情况下依然具有良好的鲁棒性。

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【部分图文】：

图1高超声速制导炮弹示意图

本文研究的是一种鸭式布局多尾翼高超声速制导炮弹，其气动布局如图1所示。弹丸前部设置十字形鸭舵，弹尾采用8片尾翼。出炮口速度可高达8马赫，经过升弧段后，在弹道顶点附近十字鸭舵展开，当弹丸滚转时，两对鸭舵同时运动，产生的耦合操纵力矩可等效为俯仰与偏航方向分力矩用于弹丸动力学分析与控制....

图2法向加速度阶跃响应曲线

当输入加速度指令为ayc=1m/s2,azc=0m/s2时，法向加速度、侧向加速度阶跃响应曲线如图2和图3所示。图3侧向加速度阶跃响应曲线

图3侧向加速度阶跃响应曲线

由仿真结果图2和图3可以看出，对于俯仰通道法向加速度能够快速稳定的追踪上指令信号，上升时间小于0.01s，超调量远小于2%，而且稳态误差基本为零；同时，对于偏航通道的耦合效应影响量级为10-16，因此基本可以忽略不计。控制器达到了良好的解耦效果。此时控制量曲线如图4和图5所示，可....

图4偏航通道控制输入信号

图4偏航通道控制输入信号当输入图6与图7所示不规则信号时，由加速度响应曲线图6和图7可以看出控制器的跟踪效果良好，而且跟踪误差保持在±0.02以内，在这种苛刻的跟踪条件下也能满足控制要求。

本文编号：3988694