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固体弹道导弹鲁棒及自适应姿态控制系统设计研究

姚红  
【摘要】: 论文以弹道导弹姿控系统设计及六自由度飞行仿真为背景,对导弹姿控系统设计的常规方案以及自适应方案进行了研究,并基于MATLAB平台开发了姿控系统频域设计及时域仿真一体化软件。 工程实际中导弹姿控系统设计采用的是固定控制器+增益规划的常规方案,其中的难点在于定点控制器的设计。论文在建立包括弹性振动在内的受控对象模型的基础上,采用流行的H_∞鲁棒控制方法以及多目标进化优化方法进行了姿控系统定点控制器的设计。设计实例表明使用H_∞方法能得到基本满足要求的控制器,而使用多目标进化优化方法则能得到具有较好性能的控制器。 常规方案为保证高频弹性振动的鲁棒稳定性会使姿控系统的设计结果具有一定的保守性,且控制器的调试也比较困难。论文采用一个二阶的陷阱滤波器实现了弹性模态的自适应幅值稳定,其中使用扩展卡尔曼滤波算法对模态频率进行了在线参数估计。这种自适应陷阱滤波器+增益规划的新方案既降低了常规方案姿控系统设计的难度又避免了设计结果的保守性。 论文基于MATLAB平台开发了导弹姿控系统计算机辅助设计(ACSCAD)软件,软件实现了姿控系统频域设计以及时域仿真的一体化。ACSCAD软件提高了工作效率,使设计人员能够有更多的精力投入到新的姿控方案的研究上来。论文给出了使用ACSCAD软件进行的两个姿控系统设计实例,设计结果均满足指标要求,表明使用ACSCAD软件能有效地完成姿控系统的设计任务。


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