经典的控制理论是设计导弹控制系统的时候会将导弹运动分解到三个相对独立的通道中,再分别对每一个通道进行单独控制。古典控制理论在实际应用中实现简单、物理意义明确,曾被广泛使用。但是现代导弹功能繁多、用途多样、要求严格使动力学特性有着较强的耦合及严重的不确定性和非线性,这使得古典控制方法不能再适用于其控制系统的设计,于是诞生了很多现代控制方法。下面对当前学者们主要研究的导弹控制方法进行简单介绍。
1)滑模控制[6]。通过合适地进行滑模控制律的设定,使系统状态轨迹流线在有效的时间中趋向于滑动流形,并以一定速度沿该流线逐渐接近平衡,这是一种非线性控制方法,即滑模控制。该方法简单可靠,适应各种扰动,并在此之下仍能充分发挥潜力的控制。这种方法在导弹的控制系统设计工作中得到了广泛的使用 [7-13]。Huang[7]对变结构控制方法进行了拓展,采用积分变结构控制方式,应用于导弹姿态控制中出现的非最小相位和最小相位的控制中。在进行俯仰运动模型的研究时,王玮等[8]提出把这种控制方法应用到对某型导弹的俯仰运动的控制中。这种方法以一个二次型函数作为品质考察指标,借助 方法求解哈密尔顿—雅可比—贝尔曼偏微方程,得到的非线性最优滑模面的比较强的鲁棒性。Thukral[9]用这种控制方式,将伺服舵机和导弹推力矢量结合在一起,提高了俯仰机动性能。周军等[10]以变结构控制理论为基础,对导弹自动驾驶仪的三通道分别进行了设计,这种方法的便捷之处在于只根据被控对象参量的上下边界就可以进行求解。文献[11]针对飞行控制系统的控制器采用了最优滑模变结构,选取了二次型形式的滑动模。对于该二次型的性能指标,可以表示为HJB方程形式,并可通过近似数值方法求解逼近最优控制轨迹结果。朱志刚等[12]把多变量不定系统模型与变结构自适应控制理论相结合,对某型BTT导弹的自动驾驶仪设计了协调式耦合变结构,使通道间的交叉耦合得到了有效控制。李士勇等[13]对基于对一个导弹制导律程序的详细研究,得到了变结构控制的优越性和鲁棒性的分析结论。
2)模糊控制[20]。模糊控制是通过仿照人类的思文进行来实现智能决策的控制方式。它通过对经典控制经验进行总结得到控制规则,并借助模糊推理推得控制量,这种控制方法并不受控对象数学模型影响,因而即使在对象模型不确定的条件下也能够进行广泛应用,并特别适合于大滞后、强非线性、强耦合等情况。Liu[14]等人在某BTT导弹的自动驾驶仪中引入了自适应模糊控制方法,在驾驶仪中设置了一个终端吸引控制器,从而达到加快收敛的效果。通过进行稳定性分析可以看出,其设计的导弹的状态和追踪误差均是一致有界的。文献[15]对制导过程中模糊控制的应用做出了探讨,对模糊控制方法进行了改进,设计了对远程反坦克导弹的倾斜进行稳定的系统。文献[16]对以最优模糊响应为基础的自适应模糊PID三控制做出了研究,并将其在导弹的制导控制中实现应用。文献[17]对复合制导中模糊控制的使用展开了研究,研究了仿人工智能积分控制器与模糊控制器,并将二者进行并联,构成了一种新型模糊积分混合调节形式。史莹晶等[18]对双重模式PID控制方案进行了研究,得到了控制方案,即对较大的误差采用响应迅速的模糊控制,而在误差较小时使用PID控制,取得了较好的控制效果,解决了广空域机动巡航导弹下降转平飞过程出现的强非线性的问题。Jin[19]对于导出的导弹关于参数的仿射不确定性解析模型,在滑模控制的基础上采用自适应反馈控制方法将滑模控制的控制律线性化,进而来分析导弹系统在运行过程中的稳定性和输出跟踪的性能。
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