為解決超聲速巡航導(dǎo)彈速度控制系統(tǒng)存在的參數(shù)時變、不確定干擾問題,設(shè)計了一種反演魯棒控制律。在巡航導(dǎo)彈的動力學(xué)模型中考慮固體沖壓發(fā)動機的工作特性,分析并建立了超聲速巡航導(dǎo)彈速度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;采用反演算法推導(dǎo)了虛擬期望推力值,并基于Lyapunov理論設(shè)計了具有魯棒性能的速度控制律。以某超聲速巡航導(dǎo)彈為例,設(shè)計反演魯棒控制律,并與傳統(tǒng)PID控制進(jìn)行對比分析,仿真結(jié)果表明,速度控制系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地跟蹤速度指令且具有較強的魯棒性。

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圖1固體沖壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1所示,超聲速巡航導(dǎo)彈的固體沖壓發(fā)生器相當(dāng)于一個固體火箭發(fā)動機,但又有別于固體火箭發(fā)動機。發(fā)動機工作過程中,由燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生高溫高速的燃?xì)馍淞鲊娙霙_壓補燃室與沖壓空氣進(jìn)行摻混增壓,燃?xì)鈴奈矅姽車姵霎a(chǎn)生推力[17]。因此,為滿足超聲速巡航導(dǎo)彈的推力需求和實際的飛行條件,需要調(diào)節(jié)....

圖2超聲速巡航導(dǎo)彈受力示意圖

超聲速巡航導(dǎo)彈飛行速度除受推力Fp影響外,還受阻力Fx和重力G的影響,如圖2所示,圖中,v為超聲速巡航導(dǎo)彈的飛行速度,α為攻角,θ為彈道傾角。根據(jù)導(dǎo)彈的動力學(xué)關(guān)系[20],在不考慮導(dǎo)彈的側(cè)向及滾轉(zhuǎn)通道的情況下,導(dǎo)彈的縱向動力學(xué)方程為

圖3標(biāo)稱模型下的速度響應(yīng)曲線

圖3給出了標(biāo)稱模型條件下反演魯棒控制器和PID控制器響應(yīng)速度指令的曲線,圖4給出了速度跟蹤誤差曲線,圖5給出了燃?xì)獍l(fā)生器自由容積變化曲線。從圖中可以看出,隨著時間增加,燃?xì)獍l(fā)生器自由容積不斷增大,速度控制系統(tǒng)模型參數(shù)將逐漸偏離初始時刻。PID控制系統(tǒng)存在明顯相位滯后且由于參數(shù)變化....

圖4標(biāo)稱模型下的速度誤差曲線

圖3標(biāo)稱模型下的速度響應(yīng)曲線圖5標(biāo)稱模型下的自由容積變化曲線

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