滑模控制制导slidingmodemissilecontrol.docVIP

滑模导弹的一体化控制与制导1 Nthan Harl2,S.N.Balakrishnan3,and Craig Philips4 摘要： 一种导弹综合控制制导的新方法称为滑模一体化控制制导（SMIGC）。在这个提法中，制导和控制系统在一个单一的循环中一起开发、实施。这种“一体化”的做法的一个好处是可以利用制导和控制子系统协同作用。设计过程由于只需要设计一个控制系统而明显的简洁。SMIGC利用有限时间到达滑模阶段的技术，以确保的约束，在有限的时间内预测弹着点（PIP）。此外，鲁棒滑模不确定性的目标加速度产生的攻击机动目标距离的新方法相结合。控制有趣的和可取的方面是，它不需要目标加速度另外，为了充分了解目标加速度影响，进行深度目标加速度不确定性分析。6自由度非线性导弹模型，包括所有的空气动力学效应对模拟系列机动目标SMIGC方法的有效性。数值计算结果表明，对的目标， SMIGC合理高命中准确性。 在平面目标加速度 在β平面的目标加速度，英尺/秒平方ft/s2 q 俯仰率，度/秒 deg/s r 偏航率，度/秒 deg/s α平面内与预测弹目相遇点的距离，英尺 ft β平面内与预测弹目相遇点的距离，英尺 ft s= 滑移面 t= 时间，秒 s 出发时间，秒 s 导弹速度，英尺/秒，ft/s 目标速度，英尺/秒，ft/s 攻角，度 deg 侧滑角，度 deg 平面的航向偏差，度 deg 平面的航向偏差，度 deg 目标的航向角，度 deg 导弹弹道倾角，度 deg 目标弹道倾角，度 deg 1 引言 传统的导弹中制导和控制是两个分开的过程。这通常系统放置外循环，内回路自动驾驶仪的加速度虽然这种方法已经成功应用多年，这两个环路的外和内的循环通常运行在不同的频率其缺点是引入延迟。此外，在设计阶段和控制系统之间循环另一种方法，可以产生更好的整体性能避免循环是一的控制方法。制导与控制（IGC）背后的基本原理是和控制系统整合在一起，实现两个系统在单一的循环。IGC此外，通过和控制之间的协同作用，IGC有提高游戏结束阶段时性能产生可接受的距离。它也可以为设计人员利用的和控制系统之间的相互作用。IGC方法广泛的潜在优点可以预见，近些年来人们对该领域的更加感兴趣。在文献［1］中，Lin等人．展示基于与IGC很接近的OIGC方法的最好的控制理论。公式表达了一个最小的脱靶距离和攻角接近于零的控制规律。这个控制律，结合了模糊逻辑推进器以提高性能。在文献[2]中，由Hughes等人发展起一个最好的线性理论IGC。作者首先使用的是“小角”近似线性的导弹动力学，然后用最优控制理论找到一个表达，尽可能减少最终距离。在文献[3]中，作者IGC问题等同于有限时间线性二次型轨迹优化问题。开发了反馈线性化基础方法，并将其应用于动能弹头。[5]中介绍了一种方法，是一种次优IGC的方。这种做法一个通过使Hamilton-Jacobi-Bellman方程近似解决方案。利用固有的时间分离尺度，在航空航天飞行器之间存在平移运动和旋转运动解决IGC问题。方法也被开发利用博弈论[7 ， 8] ，反推[9 ，10]和国家的依赖riccatti方程（ SDRE ）[ 11，12] 。作者调查了率和横向的相对速度分量可能的滑动面,和先前Shtessel和Buffington开发的方法的和控制在[14、15、16]。 一种内循环/外循环使用方法,与外循环偏转螺距率。因此,作者提出的涉及到创建两个 单独的控制系统,一个直接关系控制输入偏转控制的方法不获得。在[17],Shtessel等人修改他们的方法通过使用二阶滑模而不是在[13]中一阶。 各种各样连续近似的滑模控制使用正常的加速度命令工作。后来,在[18]中,作者开发了一个光滑的二阶滑模控制方法,[17]中不需要连续近似用。Shtessel等人最近也研究了集成和控制的双控制导弹[19]中。 然而,应该注意的是,即使在最近的作者仍然使用一个内环/IGC方法。 在艾丹[20]中,零脱靶量(ZEM)滑动面。与前面的在[13,17、18、19]滑模方法IGC,在这个工作作者和控制系统在一个循环,控制输入和控制目标一个直接关系被发现。方法的性能比两个不同的内环/外设计, ,一体化控制导致结果。作者后来他们的IGC方法特定情况下的双重控制导弹[21]和导弹[22]。 这种方法利用了到达有限时间阶段的滑模技术,确保所需的约束可以在一个有限的时间。选择滑动表面作为预测影响点(PIP) 在垂直和水平航向。相比Shtessel,Idan等人的IGC滑模方法SMIGC做出来多个重要贡献。首先,作者的知识,SMIGC是第一种使用PIP航向作为一个滑动面方法。在分析IGC问题从一个速度的基础点成为一个非常自然的制导参数。一旦航向偏差为零,该导弹一个PI