基于扰动补偿的无人机无抖振离散变结构导引律

在复杂的电磁环境中,后方预警机对目标坐标的测量存在误差,加之目标的机动,使得传统的模拟导引律算法效果变差。传统的模拟信号导引律已不能满足将数据链的数字接收信号直接应用的要求。变结构控制以其良好的抗干扰性可以解决坐标测量误差和目标机动的问题,但传统的离散变结构算法在进入滑模后出现了抖振的现象,这样对电机是有害的。鉴于以上因素,为了进一步提高导引精度,提出了一种基于最优估计补偿扰动的无抖振离散变结构导引律。仿真结果表明,提出的离散导引律能满足无人机的战术指标要求。     

离散模型参考变结构控制算法

针对离散时间系统的变结构控制问题,对常规离散变结构抖动产生原因进行分析,给出了改进的离散趋近律和滑动平面的选择方法,消除了抖振,缩短了趋近时间;提出了离散模型参考变结构控制算法,提高了系统的鲁棒性.仿真结果表明,该方法是可行的,减小了系统的抖动,并就保证了系统的稳定性.     

基于扰动补偿的无抖振不确定离散变结构控制系统

研究了单输入多变量不确定离散系统变结构控制的设计问题,针对同时具有参数摄动和外界扰动的单输入多变量系统的振荡问题利用最优估计原理对扰动进行了补偿,提出了一种新的变结构控制方案,消除了系统的抖振现象,并且改善了系统的瞬态性能和鲁棒性,仿真结构表明了该算法的有效性.     

一种基于改进趋近律的离散变结构控制方法

研究了使用离散指数趋近律方法设计的离散时间控制系统中存在的抖振现象。为了减小这种抖振现象,提出了一种改进的离散趋近律设计方法,而且给出了趋近律的参数选择原则。仿真结果表明：在使用该改进趋近律方法设计的离散时间变结构控制器的调节下,系统的运动状态最终趋近于原点,还可使系统状态保持步步穿越切换面,提高了控制系统的鲁棒性。     

无人机数据链变结构对抗攻击导引方式研究

无人机在快速接敌的过程中,传统的导引方法很容易将无人机导引到敌机的火力攻击范围之内.而且传统比例导引法系数的最优解与目标和载机的距离有关,一旦目标机动或存在干扰,跟踪效果都会变差.为此提出了一种基于数据链的无人机变结构对抗攻击导引方式,并进行仿真研究.仿真结果表明,该方法不仅避免把无人机导引到敌机的火力攻击范围之内,而且减小了无人机所需过载,提高了制导精度、速度和鲁棒性,限制了视线角速度.     

带落角约束的再入机动弹头的变结构导引律

针对再入机动弹头垂直打击目标的要求,研究了具有末端落角约束的变结构导引律.该导引律包括俯冲平面内的制导方程和转弯平面内的制导方程,通过采用准滑动模态控制削弱抖振的影响.通过数学仿真,分析了四个制导参数对制导效果的影响,探讨了利用遗传算法离线优化制导参数的可行性,检验了最优制导参数的制导效果对不同初始状态偏差的敏感性.仿真结果表明,与最优导引律相比,变结构导引律具有较强的鲁棒性,在干扰影响下仍能保持较高的制导精度.     

一类非线性离散时间系统的变结构控制

针对一类非线性离散时间系统，提出了一种基于神经网络趋近律的变结构控制方法。分别用两个神经网络自适应调整趋近律中的参数ε和δ，利用离散趋近控制律与离散等效控制律的偏差对网络权值进行更新，克服了常规变结构控制方法中需预先设定趋近律中参数的限制，既保留了传统趋近律设计方法的所有优点，又有效的改善了系统的动态品质，消除了系统抖振，使系统最终以理想方式在滑模面上运动。理论分析和仿真结果表明了所提出方法的有效性。     

离散变结构控制的一种扰动在线补偿趋近律

提出了一种扰动在线补偿的离散趋近律,分析了不确定离散滑模控制系统的鲁棒性,研究了准滑动模态的存在条件及其动态特征。利用时延技术,反步预测内部参数的摄动与外部扰动,清除了常规变结构控制中须已知不确定性界的限制,且不必满足匹配条件。理论推导与仿真结果表明,该方法可有效地降低系统的抖振,增强系统的鲁棒性。     

一种新的趋近律离散滑模控制方法及仿真

利用幂次函数构造了一种新的趋近律离散滑模控制方法,给出了无抖振的理论分析和稳定性证明。在具有传统滑模控制固有强鲁棒性的同时,该方法可以使切换函数无抖振、无正负交替的快速趋近于零。利用倒立摆模型进行了数值仿真,结果表明,该方法控制器的输出、切换函数的值、被控系统的输出均不存在抖振现象,而且被控系统表现出了良好的动态品质。

Abstract：

A new algorithm of the reaching-law discrete-time sliding mode control was designed by using power function.Theory analysis about non-chattering and probative process of stability was given.This algorithm can retain the better robustness of the common discrete-time sliding mode control,at the same time this algorithm can make the value of switch function reach zero speedily.There is no chattering and positive-negative alternation in this process.Numerical value simulation was given by using inverted pendulum model.Simulation results state that there is no chattering hundred-percent in the output of controller,value of switch function,and the output of the controlled system.This algorithm also makes the controlled system achieve excellent dynamic performance.     

多输入离散不确定时滞系统变结构控制设计

研究了多输入离散不确定时滞系统的变结构控制问题。首先对原离散时滞不确定系统进行了化简,将其归结为一个无时滞的不确定离散系统形式;在此基础上提出了一种新的变结构控制设计方法和控制律算法,并给出了动态性能比较。对于不确定性为慢变的情况,该算法能使空间任意点出发的运动,都在有限时间内到达滑动模态的设定邻域,渐近稳定的到达到原点,且抖振以指数速率衰减到零。仿真结果表明了方法的有效性。     

基于滑模变结构制导律的捕获区分析

针对拦截弹的中末制导交接班条件设置问题, 分析了以滑模变结构制导律为末制导律的捕获区。首先, 结合临近空间作战背景建立末制导段弹目相对运动模型。其次, 基于滑模变结构控制理论设计了一种能够保证拦截末端过载收敛且性能优良的滑模变结构制导律作为末制导律, 并对其稳定性进行分析。然后, 分析了零控拦截条件并对滑模变结构制导律的捕获区进行理论推导、分析与证明, 得到了滑模变结构制导律的捕获区边界。最后, 通过设计4种情形下的仿真实验, 验证了本文捕获区分析的正确性。     

一种随机滑模变结构制导律的设计

针对导弹在目标拦截过程中的特点,考虑到系统的状态噪声和观测噪声等随机因素的影响,以随机滑模变结构控制理论为基础,设计了一种随机滑模变结构制导律.此制导律考虑导弹在目标拦截过程中滤波器和控制器的相互联系,综合了最优制导律视线角速度收敛和滑模变结构制导律鲁棒性强的优点,通过理论分析证明闭环系统在随机意义下的滑模次可达性.最后通过仿真验证了设计方法的正确性.     

考虑自动驾驶仪动态鲁棒自适应变结构制导律

对于平面拦截问题,基于Lyapunov稳定性理论,应用滑模趋近律概念,将目标的机动加速度视为一类有界扰动,以视线角速率作为零输出状态变量,甚至不需要知道目标机动的界,考虑导弹自动驾驶仪的延迟,综合设计了一种具有强鲁棒性的末端导引规律。理论分析与数字仿真表明,这种制导律不但具有平直的弹道特性,而且具有很强的鲁棒性和适应性,同时方法简单、易于理解,便于工程应用。     

Design of integral sliding mode guidance law based on disturbance observer

With the increasing precision of guidance, the impact of autopilot dynamic characteristics and target maneuvering abilities on precision guidance is becoming more and more significant. In order to reduce or even eliminate the autopilot dynamic operation and the target maneuvering influence, this paper suggests a guidance system model involving a novel integral sliding mode guidance law(ISMGL). The method utilizes the dynamic characteristics and the impact angle, combined with a sliding mode surf...     

基于无尖峰干扰观测器的滑模制导律

为了提高对机动目标的拦截效果,提出了一种基于无尖峰干扰观测器的滑模制导律(peaking free disturbance observer based sliding mode guidance law, PDOB SMG)。 首先,设计一种无尖峰干扰观测器(peaking free disturbance observer, PDOB)来估计目标机动加速度,在保证估计精度的同时,PDOB能够消除传统干扰观测器的初始尖峰现象。其次,将PDOB所估计的目标机动加速度用来在线补偿,构造了PDOB SMG。由于PDOB消除了初始尖峰,因此设计的PDOB SMG可以有效解决现有基于干扰观测器的滑模制导律(disturbance observer based sliding mode guidance law, DO SMG)受干扰观测器初始尖峰影响动态性能恶化的问题。最后,将PDOB SMG与DO SMG进行仿真对比, 验证了PDOB SMG的有效性和优越性。     

固定时间收敛扰动观测终端滑模制导律设计

针对机动目标拦截问题,设计了基于固定时间收敛扰动观测器(fixed time disturbance observer, FxTDO)的终端角度约束非奇异快速终端滑模制导律(nonsingular fast terminal sliding mode guidance law, NFTSMGL)。通过具有固体时间收敛特性的扰动观测器对导弹拦截过程的外部扰动进行快速、精确估计。同时为了抑制抖振影响以及保证制导信号在有限的时间范围内收敛,设计了NFTSMGL,并进行了稳定性分析。仿真结果表明，FxTDO-NFTSMGL可以使制导信号在有限的时间范围内收敛至期望状态,并满足对机动目标拦截的要求,相较于无观测器的NFTSMGL收敛速度更快,且避免了抖振现象。     

基于扩张状态观测器的反预警滑模制导律

针对预警机的特殊作用,提出了利用临近空间高超声速飞行器的高度优势与速度优势,对预警机实施打击的概念,设计了反预警的制导律。针对预警机的机动,将其视为外在扰动,利用扩张状态观测器将其扩张为一个新的状态量,并对此状态量进行实时观测,将其补偿到制导指令中,有效解决了拦截末端需用过载过大的问题;同时对攻击目标时的落角进行约束,设计了带有落角约束的滑模制导律。将所设计的制导律与传统的弹道成型制导律作对比,结果表明,在飞行末段,滑模制导律具有更小的过载与视线角速度,相比传统弹道成型更具优势。     

基于终端滑模理论的攻击时间控制制导律

为实现导弹的攻击时间控制,基于导弹和目标的相对运动模型,对静止和匀速运动目标条件下的攻击时间控制制导问题开展了研究。根据静止目标条件下的导弹前置角理论计算公式,构造了关于前置角跟踪误差的滑模切换面。基于终端滑模理论,设计了一种无奇点的攻击时间控制制导律。对所设计制导律的收敛性及相关参数的取值范围进行了理论分析,证明了该制导律满足Lyapunov稳定性条件,并且不存在奇点。利用落点预测理论对制导律进行了推广,使所设计制导律能够实现匀速运动目标下的攻击时间控制。在不同条件下进行数值仿真,验证了制导律的有效性。