空空導(dǎo)彈自動駕駛儀設(shè)計

空空導(dǎo)彈自動駕駛儀設(shè)計,空空導(dǎo)彈,自動駕駛儀,設(shè)計 一種尋的制導(dǎo)導(dǎo)彈模型參考變結(jié)構(gòu)自動駕駛儀的設(shè)計 摘要: 設(shè)計某尋的導(dǎo)彈的自動駕駛儀回路,使導(dǎo)彈控制系統(tǒng)在正確響應(yīng)制導(dǎo)指令的同時,對彈體氣動力參數(shù)變化、量測噪聲等具有很好的抑制作用。將模型參考自適應(yīng)控制方法與變結(jié)構(gòu)控制方法相結(jié)合,為某型導(dǎo)彈設(shè)計了結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)方便的模型參考變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)構(gòu)表明,模型參考變結(jié)構(gòu)自動駕駛儀不僅能準(zhǔn)確傳遞制導(dǎo)指令, 而且具有很好的魯棒性, 能有效地抑制氣動力浮動、量測噪聲等干擾因素。 關(guān)鍵詞: 模型參考變結(jié)構(gòu), 變結(jié)構(gòu)控制,自動駕駛儀 導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的任務(wù)如下：第一個是穩(wěn)定彈體，使彈體具有適當(dāng)?shù)淖枘?，第二個是要正確引導(dǎo)轉(zhuǎn)移命令使舵偏轉(zhuǎn)和改變其性能.最終目標(biāo)是改變速度的大小和方向，并迫使導(dǎo)彈準(zhǔn)確命中目標(biāo)。 然而，在導(dǎo)彈飛行期間，彈體的模型具有一定的不確定性，因為導(dǎo)彈的質(zhì)量，速度，和測量噪聲具有多樣性。此外，該導(dǎo)彈動力學(xué)在本質(zhì)上是高度非線性的。經(jīng)典控制理論和適應(yīng)性控制理論適合于線性發(fā)電站不能給出可靠的設(shè)計導(dǎo)彈自動駕駛儀。 可變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)理論在本質(zhì)上是一個控制理論的非線性系統(tǒng)，并且根據(jù)系統(tǒng)多樣性的現(xiàn)狀改變其結(jié)構(gòu).所以它能比常規(guī)的控制理論更有效的控制。此外可變結(jié)構(gòu)控制的滑動模式對于干擾更加穩(wěn)定，許多研究表明，可變結(jié)構(gòu)控制方法適用于導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的設(shè)計。 模型參考適應(yīng)性控制系統(tǒng)是一個很好的控制裝置，用于參數(shù)變化緩慢的線性發(fā)電站。自從控制發(fā)電廠和參考模型直接進(jìn)行比較，適應(yīng)的速度高，控制器可以很容易地實現(xiàn)，但該模型參考適應(yīng)性控制只適合連續(xù)系統(tǒng)的模型是可以肯定的，并可能當(dāng)在有干擾，噪音和未建模動態(tài)的時候有不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 本文為了自導(dǎo)引導(dǎo)彈結(jié)合了可變結(jié)構(gòu)控制的模型參考適應(yīng)性控制和設(shè)計MRVS的自動駕駛儀。 1模型參考變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計 由于ROL-L穩(wěn)定的導(dǎo)彈系統(tǒng)的特性本文僅討論導(dǎo)彈的單輸入系統(tǒng)。 受控對象的模型為： ，， (1) 參考模型為： ，， (2) 定義錯誤狀態(tài)為： ， (3) 選擇滑模為： ， (4) c是一個積極的常數(shù)。受控對象被認(rèn)為是u 和u=up+um，up是由變結(jié)構(gòu)控制器產(chǎn)生的。 錯誤狀態(tài)方程為： （5） 衍伸為公式（4），然后 （6） 根據(jù)變結(jié)構(gòu)的到達(dá)條件,然后 ， （7） 假設(shè)的順序控制裝置的線性模型是兩個，假設(shè) ，，， 然后公式（7）可表示為： （8） 將up變?yōu)橄旅娴男问?，即? 不等式為： （9） 然后不等式(8)將成立，即up會滿足變結(jié)構(gòu)控制的達(dá)成條件。如果 b< 0，然后當(dāng)k1, k2, k3, k4, km 得到以下值，即： （10） 公式（9）將全部成立。為了抑制震動，一個飽和函數(shù)將取代開環(huán)函數(shù)sgn(S)。 2 一些尋的導(dǎo)彈自動駕駛儀設(shè)計 一般來說，彈體是弱阻尼，所以螺距角速率的反饋通常被用來增加阻尼.反饋循環(huán)也可以使從引導(dǎo)命令的傳輸系數(shù)的對過載的變化越小越好。本文中使用的內(nèi)部循環(huán)作為發(fā)電站設(shè)計MRVS的自動駕駛儀。彈體的傳遞函數(shù)通常被表示為其中n是過載，也就是彈體的輸出，u為引導(dǎo)命令的電廠輸入。為了使用MRVS，電廠的傳遞函數(shù)被首先改變?yōu)闋顟B(tài)空間模型。 導(dǎo)彈本身的傳遞函數(shù)通常表示為： 穩(wěn)定回路的閉環(huán)傳遞函數(shù)表示為： 其中ny是超載,這是導(dǎo)彈的輸出機(jī)構(gòu)；u是函數(shù)的輸入，指導(dǎo)命令。 為了使用MRVS,設(shè)備的傳遞函數(shù)首先改變了狀態(tài)空間模型。假設(shè)，，然后狀態(tài)方程可表示為： 讓參考模型有合適的阻尼和振蕩頻率,然后根據(jù)公式（10），可變結(jié)構(gòu)控制器公理的一些氣動參數(shù)K1，K2，K3，K4的變化范圍就可以計算出來。 滑模的收斂性證明如下： ，， 因為 ， 所以,當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入滑模、等效的變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)變成 然后 ， 等效系統(tǒng)收斂。 3 模擬 導(dǎo)彈的仿真模型具有嚴(yán)重的非線性和時變，那就是，這個模型是用真正的風(fēng)洞數(shù)據(jù)制定。讓參考模型的輸入是一系列的方波。首先，白噪聲添加到過載輸出按以下方式：負(fù)荷=原始過載*（1 +白噪聲）。 當(dāng)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3，其過載控制MRVS的曲線如圖1所示。圖2是過載曲線沒有MRVS。這表明MRVS能有效抑制測量噪聲。 其次，讓空氣動力系數(shù)的變化，按以下方式：空氣動力學(xué)=原動力系數(shù)的空氣動力學(xué)的氣動系數(shù)*（1 +白噪聲）。 當(dāng)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差為0.1時，過載曲線和俯仰角速率的曲線顯示為圖3至圖6。它表明MRVS使得輸出與輸入噪聲的變化要小得多。尤其是對俯仰角速率，變化的減小對彈體穩(wěn)定很重要。 4 結(jié)論 該模型參考可變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)可以使自動駕駛儀正確改變導(dǎo)航指令并以強(qiáng)大的干擾，如測量噪聲和空氣動力系數(shù)的變異?？刂坡煽梢院苋菀椎乇粚崿F(xiàn)并且仿真結(jié)果表明，MRVS對可引導(dǎo)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的設(shè)計是有效的。 6