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高超声速飞行器多约束鲁棒姿态控制器设计 被引量：9
1
作者 冯振欣 郭建国 周军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期839-846,共8页
针对高超声速飞行器机动飞行过程中存在的攻角约束和执行机构饱和非线性问题,提出一种兼顾多约束和控制性能的鲁棒姿态控制方法。首先,采用基于动态面法的积分型障碍Lyapunov函数(IBLF)保证攻角始终处于约束区间,同时避免了传统反演法的... 针对高超声速飞行器机动飞行过程中存在的攻角约束和执行机构饱和非线性问题,提出一种兼顾多约束和控制性能的鲁棒姿态控制方法。首先,采用基于动态面法的积分型障碍Lyapunov函数(IBLF)保证攻角始终处于约束区间,同时避免了传统反演法的"微分膨胀"问题;然后,设计辅助误差子系统并引入控制律,降低了高超声速飞行器输入饱和非线性对闭环系统的影响,提高了系统的控制性能。此外,本文还引入非线性干扰观测器对参数摄动及外部干扰进行估计和补偿,增强了控制律的适应性。最后,通过Lyapunov理论证明了该方法能够确保控制系统的闭环稳定性,且闭环系统所有信号均一致有界。数值仿真结果校验了本文控制器设计的有效性。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 攻角约束 输入饱和 障碍函数 干扰观测器
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不同攻角约束下空空导弹敏捷转弯过程弹道优化 被引量：6
2
作者 彭继平 霍鑫 +2 位作者 杨宝庆 董继鹏 张金鹏 《航空兵器》 2017年第1期39-44,共6页
为考察攻角约束对直气复合控制的导弹实现越肩发射的影响,首先针对一个反作用喷气系统安装在尾部的敏捷导弹建立了俯仰通道四阶动态模型,然后利用高斯伪谱法获得时间-燃料最优解,并对不同攻角约束下的最优解进行了分析和比较。仿真结果... 为考察攻角约束对直气复合控制的导弹实现越肩发射的影响,首先针对一个反作用喷气系统安装在尾部的敏捷导弹建立了俯仰通道四阶动态模型,然后利用高斯伪谱法获得时间-燃料最优解,并对不同攻角约束下的最优解进行了分析和比较。仿真结果说明攻角约束越严格,敏捷转弯过程的转弯半径越大,时间越长,燃料消耗越多。 展开更多
关键词 敏捷转弯 攻角约束 高斯伪谱法 弹道优化
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迎角受限的高超声速飞行器固定时间鲁棒控制 被引量：4
3
作者 董泽洪 李颖晖 +2 位作者 吕茂隆 赵子龙 裴彬彬 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1708-1721,共14页
针对高超声速飞行器动力学模型强耦合、非对称时变迎角限制、气动参数高度不确定以及跟踪误差收敛速率要求高等问题,设计了一种考虑非对称时变迎角限制的高超声速飞行器固定时间非奇异切换控制策略。为了解决非对称时变迎角限制问题,首... 针对高超声速飞行器动力学模型强耦合、非对称时变迎角限制、气动参数高度不确定以及跟踪误差收敛速率要求高等问题,设计了一种考虑非对称时变迎角限制的高超声速飞行器固定时间非奇异切换控制策略。为了解决非对称时变迎角限制问题,首先限制迎角虚拟控制器的幅值并设计固定时间误差补偿系统补偿迎角虚拟控制器饱和带来的不利影响,然后设计了一种新的光滑切换的非对称时变障碍函数限制迎角跟踪误差,从而使迎角满足非对称时变限制。光滑切换技术以及固定时间收敛技术也应用于其他虚拟控制律和实际控制律的设计中,以避免奇异值问题并且保证闭环系统的固定时间稳定。此外,设计了一种固定时间稳定的鲁棒补偿器用以补偿系统不确定性带来的不利影响。严格的数学推导证明了本文方法的正确性,仿真结果验证了本文方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 迎角限制 非奇异切换 鲁棒控制
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带有攻角约束的吸气式高超声速飞行器反步法控制 被引量：2
4
作者 马晓川 陈康 +1 位作者 杜昊昱 闫杰 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期540-548,共9页
吸气式高超声速飞行器机动时攻角需要被约束在一定范围内以满足超燃冲压发动机的正常工作条件。针对飞行器攻角约束控制问题,使用反步法和扩展状态观测器设计了带有攻角约束能力的航迹倾角鲁棒跟踪控制器。在反步法控制器的基础上,通过... 吸气式高超声速飞行器机动时攻角需要被约束在一定范围内以满足超燃冲压发动机的正常工作条件。针对飞行器攻角约束控制问题,使用反步法和扩展状态观测器设计了带有攻角约束能力的航迹倾角鲁棒跟踪控制器。在反步法控制器的基础上,通过构建控制模型同阶的补偿系统来限制攻角响应的幅值。当攻角超出限制边界阈值时,补偿系统以攻角和阈值的差为输入产生补偿信号。补偿信号对反步法控制器中每一步控制信号进行修正达到限制飞行器攻角幅值的目的。控制系统中还引入了扰动观测器对模型的不确定项进行估计和补偿,以提高控制系统的鲁棒性能。稳定性分析证明了这种控制器设计方法满足Lyapunov稳定性。数值仿真结果表明,该方法在具有良好的攻角约束作用和鲁棒性能。 展开更多
关键词 攻角约束 进气道不启动 反步法 扩展状态观测器 吸气式高超声速飞行器
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带攻击角度约束的三维领弹-从弹时间协同制导律
5
作者 尤浩 常新龙 +2 位作者 赵久奋 张有宏 王顺宏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3369-3381,共13页
针对多导弹在三维空间以期望角度协同攻击机动目标的问题,提出一种三维领弹-从弹时间协同制导律。根据弹目相对运动关系建立领弹-从弹三维非线性协同制导模型,无需小角度假设;在视线法向和侧向上,基于2阶滑模控制理论和设计的有限时间... 针对多导弹在三维空间以期望角度协同攻击机动目标的问题,提出一种三维领弹-从弹时间协同制导律。根据弹目相对运动关系建立领弹-从弹三维非线性协同制导模型,无需小角度假设;在视线法向和侧向上,基于2阶滑模控制理论和设计的有限时间收敛滑模面,分别设计领弹-从弹三维角度控制制导律,在提高系统收敛速度的同时抑制了抖振现象;在从弹视线方向上提出时间协同制导律,创新性地将领弹-从弹协同制导问题转化为2阶多智能体一致性跟踪控制问题,充分利用导弹间的信息交互,在实现从弹和领弹时间协同的同时避免传统的剩余时间估计造成的误差问题;同时对新算法分别进行严格的Lyapunov稳定性证明。仿真结果表明:新的三维领弹-从弹时间协同制导律可以有效控制领弹和从弹在三维空间以期望角度高精度协同攻击机动目标。 展开更多
关键词 三维领弹-从弹 攻击角度约束 时间协同 2阶滑模 机动目标 一致性跟踪
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固体助推飞行器大气层内闭环制导方法
6
作者 郭杰 宋满金 +1 位作者 柳青 唐胜景 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期863-873,共11页
针对固体火箭助推飞行器大气层内制导问题,提出一种能够严格约束终端攻角的在线闭环制导方法。根据控制量对轨迹的不同影响能力,选择合适的飞行剖面,提高轨迹调整能力。设计具有解析多项式形式的飞行剖面,通过实时更新剖面约束条件实现... 针对固体火箭助推飞行器大气层内制导问题,提出一种能够严格约束终端攻角的在线闭环制导方法。根据控制量对轨迹的不同影响能力,选择合适的飞行剖面,提高轨迹调整能力。设计具有解析多项式形式的飞行剖面,通过实时更新剖面约束条件实现对终端姿态的精确控制,解决终端姿态约束问题。设计剖面参数在线更新策略,在每个制导周期内,采用数值算法在线搜索剖面参数完成剖面更新,可以直接求得实际控制量,并满足终端高度和终端弹道倾角约束,为载荷后续飞行创造初始条件。仿真结果表明,在气动参数和发动机参数不确定情况下,终端攻角均在约束范围内,且波动不超过0.3°,高度误差小于10 m,具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 固体火箭 大气层内 闭环制导 俯仰角剖面 攻角约束
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考虑攻角约束的导弹制导控制一体化设计
7
作者 吴笛 王心明 +2 位作者 何金刚 张金鹏 李世华 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2022年第3期14-20,共7页
针对制导与控制一体化系统,考虑目标机动、导弹参数摄动和导弹攻角约束等问题,提出了一种具有攻角约束的复合制导方法。首先,针对二维制导问题建立制导与控制一体化系统,将目标机动和导弹中存在的参数摄动作为集总扰动,利用广义比例积... 针对制导与控制一体化系统,考虑目标机动、导弹参数摄动和导弹攻角约束等问题,提出了一种具有攻角约束的复合制导方法。首先,针对二维制导问题建立制导与控制一体化系统,将目标机动和导弹中存在的参数摄动作为集总扰动,利用广义比例积分观测器对相应的扰动信息进行观测估计。然后,利用惩罚机制和分块反步法的设计思想,将扰动的观测信息进一步融入到控制器的设计过程中进行前馈补偿,最终实现了攻角约束下的精确制导。最后,进行数值仿真,验证了所提出的控制方案的有效性。 展开更多
关键词 制导控制 一体化 攻角约束 惩罚机制 分块反步法 复合控制 广义比例积分观测器 导弹
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考虑终端多约束条件的多项式最优制导律
8
作者 周昶丰 范世鹏 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第2期97-104,共8页
针对考虑终端脱靶量、碰撞角和加速度多约束的精确制导问题,提出了一种可解析求解的多项式最优制导律。将视场角正切值设定为弹目距离的多项式函数形式,将终端多约束条件转化为多项式系数的代数关系式,并引入优化思想,得到弹目距离加权... 针对考虑终端脱靶量、碰撞角和加速度多约束的精确制导问题,提出了一种可解析求解的多项式最优制导律。将视场角正切值设定为弹目距离的多项式函数形式,将终端多约束条件转化为多项式系数的代数关系式,并引入优化思想,得到弹目距离加权的能量最优指标下的多项式系数最优解,依据弹目运动关系将视场角正切值变化改写为相应满足终端碰撞角约束与加速度约束的制导指令解析式。针对不同加权系数、不同终端打击角度等条件对制导律制导效果进行了仿真验证,并与弹道成型制导律进行了对比。仿真结果表明,所提出的制导律可以使导弹以任意期望碰撞角准确命中目标,终端过载指令平稳收敛至0,避免了末端指令饱和现象。相较此前多项式制导相关研究,文中制导方法避免了在制导模型中引入小角度线性近似条件,提高了对轨迹与制导指令的设计精度,并能约束视场角大小从而规避系统可能出现的奇异性问题和自变量单调性问题,在终端可实现全向攻击。 展开更多
关键词 多项式制导 碰撞角约束 参数优化 终端加速度约束
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