基于时滞不确定理论的导弹鲁棒控制系统设计

doi:CNKI:11-1929/V.20101115.1834.004

电子与自动控制

本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索

前一篇 | 后一篇

基于时滞不确定理论的导弹鲁棒控制系统设计

沈毅, 刘皓

哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江哈尔滨 150001

收稿日期:2010-06-04 修回日期:2010-10-13 出版日期:2011-03-25 发布日期:2011-03-24
通讯作者: Tel.: 0451-86413411-8602 E-mail: Shen@hit.edu.cn E-mail:Shen@hit.edu.cn
作者简介:沈毅(1965- ) 男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:故障诊断与检测。 Tel: 0451-86413411-8602 E-mail: Shen@hit.edu.cn刘皓(1985- ) 男,博士研究生。主要研究方向:飞行器制导与控制。 Tel: 0451-86413411-8602 E-mail: lh_hit_1985@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(60874054)

Robust Control System Design for Missiles Based on Theory of Time-delay and Uncertainty

SHEN Yi, LIU Hao

School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Received:2010-06-04 Revised:2010-10-13 Online:2011-03-25 Published:2011-03-24

摘要/Abstract

摘要： 针对含有参数不确定性、干扰和响应延迟的控制系统鲁棒性设计问题,采用状态反馈控制方法设计控制系统,使得闭环控制系统在保证渐进稳定的同时满足H_∞性能指标要求。建立导弹控制系统的线性离散模型,将提出的基于时滞不确定理论的设计方法应用于导弹俯仰-偏航通道的自动驾驶仪设计。通过仿真计算,验证了提出的控制系统设计方法在气动参数摄动±30%且时滞时间为1个采样周期时,能够保证导弹自动驾驶仪快速稳定地跟踪参考输入,具有良好的抗干扰特性,并且能够解决由于不确定性和响应延迟引起的不稳定问题。

关键词: 自动驾驶仪, 鲁棒控制, H_∞控制, 时滞不确定, 线性矩阵不等式

Abstract: A state feedback controller is designed for a closed-loop control system with parameter and input uncertainty and time-delay which can meet the requirements of closed-loop asymptotic stability and satisfy H_∞ performance at the same time. A linear discrete model for a missile control system is built and the method proposed is applied to the missile pitch-yaw channel autopilot design. The simulation results show that the proposed control system design method can ensure that the missile autopilot track the reference inputs quickly and demonstrate good performance of anti-jamming under the condition that the aerodynamic parameter perturbation is ±30% and the delay time is a sampling period. In addition, the problem of instability caused by uncertainty and time-delay is solved.

Key words: autopilot, robust control, H_∞ control, time-delay and uncertainty, linear matrix inequality

中图分类号:

V249

沈毅, 刘皓. 基于时滞不确定理论的导弹鲁棒控制系统设计[J]. 航空学报, 2011, 32(3): 473-479.

SHEN Yi, LIU Hao. Robust Control System Design for Missiles Based on Theory of Time-delay and Uncertainty[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2011, 32(3): 473-479.

参考文献

[1] Trottemant E J, Weiss M, Vermeulen A. Synthesis of robust feedback missile control strategies by using LMI techniques. AIAA-2009-5642, 2009. [2] 穆向禹, 周荻, 段广仁. BTT导弹的抖动抑制多模型切换控制[J]. 航空学报, 2002, 23(2): 268-271. Mu Xiangyu, Zhou Di, Duan Guangren. Chattering attenuation multi-model switching control for BTT missile[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2002, 23(2): 268-271. (in Chinese) [3] Zhou D, Mu C D, Xu W L. Adaptive sliding-mode guidance of a homing missile[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1999, 22(4): 589-594. [4] 胡云安, 晋玉强, 崔平远. 有输入未建模动态的导弹鲁棒控制器设计[J]. 飞行力学, 2003, 21(4): 42-45. Hu Yun’an, Jin Yuqiang, Cui Pingyuan. Robust controller design for missile system with input unmodeled dynamics[J]. Flight Dynamics, 2003, 21(4): 42-45. (in Chinese) [5] Sonneveldt L, Chu Q P, Mulder J A. Nonlinear flight control design using constrained adaptive backstepping[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2007, 30(2): 322-335. [6] 查旭, 崔平远, 刘永才. 导弹纵向机动飞行鲁棒控制[J]. 航天控制, 2003, 21(4): 42-46. Zha Xu, Cui Pingyuan, Liu Yongcai. Robust control of longitudinal maneuvering flight for missile[J]. Aerospace Control, 2003, 21(4): 42-46. (in Chinese) [7] 顾荃莹, 宋建梅. 导弹鲁棒H_∞输出反馈姿态跟踪自动驾驶仪设计[J]. 兵工学报, 2007, 28(6): 682-685. Gu Quanying, Song Jianmei. Design of a missile’s attitude tracking controller based on H_∞ robust output feedback[J]. Acta Armamentarii, 2007, 28(6): 682-685. (in Chinese) [8] 胡云安, 晋玉强, 查旭, 等. BTT导弹块模型的鲁棒自适应设计[J]. 宇航学报, 2004, 25(3): 225-230. Hu Yun’an, Jin Yuqiang, Zha Xu, et al. Robust adaptive controller design for block BTT missile model[J]. Journal of Astronautics, 2004, 25(3): 225-230. (in Chinese) [9] Petersen I R. A stabilization algorithm for a class of uncertain linear system[J]. System and Control Letters, 1987, 8(4): 351-357. [10] 俞立. 鲁棒控制——线性矩阵不等式[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002: 8-9. Yu Li. Robust control—LMI[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002: 8-9.(in Chinese) [11] Duan G R, Liu W Q, Liu G P. Robust model reference control for multivariable linear systems subject to parameter uncertainties[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 2001, 215(6): 599-610.

E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

关于我们

期刊社服务

专业学科

封面文章

友情链接

主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

[1]	张清瑞, 刘赟韵, 孙慧杰, 朱波. 固定翼无人机紧密编队的鲁棒协同跟踪控制[J]. 航空学报, 2024, 45(1): 629233-629233.
[2]	刘坤达, 刘雪明, 朱波, 张清瑞. 面向狭窄通道穿越的多机编队安全鲁棒控制[J]. 航空学报, 2023, 44(S2): 729768-729768.
[3]	孙笑云, 吴树范, 沈强. 基于LMI的输出跟踪自适应鲁棒无拖曳控制[J]. 航空学报, 2023, 44(S1): 727654-727654.
[4]	张新昱, 谢思宇, 陶洋, 李滚. 面向无人机空中加油紧密编队的鲁棒控制方法[J]. 航空学报, 2023, 44(20): 628425-628425.
[5]	孟晓, 马丹, 林宏军, 陈超. 航空发动机燃烧室热声不稳定的预设性能控制[J]. 航空学报, 2023, 44(17): 128182-128182.
[6]	杨晓伟, 葛曜文, 邓文翔, 姚建勇, 周宁. 航空发动机导叶控制机构作动筒主动容错控制[J]. 航空学报, 2022, 43(9): 625464-625464.
[7]	刘昊, 王巍, 金伟, 牛文超, 杨智春. 垂尾抖振响应的鲁棒-FxLMS主动控制试验[J]. 航空学报, 2021, 42(2): 224090-224090.
[8]	刘德元, 刘昊, Frank L LEWIS. 尾座式无人飞行器鲁棒容错编队控制[J]. 航空学报, 2021, 42(2): 324296-324296.
[9]	刘付成, 朱东方. 考虑连接非线性的大型桁架天线分散协调控制[J]. 航空学报, 2021, 42(11): 524890-524890.
[10]	闫实, 吴修振, 王帅磊, 李瑞涛. 有向切换拓扑下非线性多智能体系统的一致性控制[J]. 航空学报, 2020, 41(S2): 724295-724295.
[11]	刘佳琪, 王伟, 林德福, 林时尧. 考虑驾驶仪动态性能的指令滤波反演制导律[J]. 航空学报, 2020, 41(12): 324123-324123.
[12]	郭建国, 鲁宁波, 周军. 高超声速飞行器有限时间耦合模糊控制[J]. 航空学报, 2020, 41(11): 623838-623838.
[13]	张宽桥, 杨锁昌, 李宝晨, 刘畅. 考虑驾驶仪动态特性的固定时间收敛制导律[J]. 航空学报, 2019, 40(11): 323227-323227.
[14]	岳欣, 姚建勇. 基于积分鲁棒的电液负载模拟器渐近跟踪控制[J]. 航空学报, 2017, 38(2): 420269-420278.
[15]	夏国清, 栾添添, 孙明晓, 仲伟东, 刘彦文. 考虑调运时间的舰载机备件供应系统模糊优化[J]. 航空学报, 2017, 38(12): 321234-321234.

基于时滞不确定理论的导弹鲁棒控制系统设计

Robust Control System Design for Missiles Based on Theory of Time-delay and Uncertainty

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价