[发明专利]一种旋转弹全阶反馈控制器的插值增益调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及弹药制导控制技术领域，尤其涉及一种旋转弹全阶反馈控制器 的插值增益调度方法。

背景技术

旋转弹制导化近年来获得越来越广泛的关注和研究。旋转弹要求在低成本 下保证落点精度和毁伤性能。因此设计一个性能优良的自动驾驶仪是旋转弹实 现精确打击的关键。按照传统的旋转弹分通道设计方法来设计旋转弹自动驾驶 仪，很难保证控制回路具有良好的性能，有的时候甚至不能保证系统的稳定性。

基于线性变参数(LPV)系统的鲁棒变增益控制方法具有坚实的理论基础。将 李雅普诺夫函数构建为依赖参数的函数形式，可以有效地利用参数变化的信息 来降低系统的保守性，这称为基于参数依赖李雅普诺夫函数(PDLF)的鲁棒变增 益控制方法，该方法成为鲁棒变增益控制领域主要的研究方向。

对于旋转弹，随着燃料的消耗，弹体质量m、极转动惯量I_x、赤道转动惯量 I_y和弹体质心x_cg跟随变化；最后，发动机推力P_t也是随着时间变化的。如果按 照传统的PDLF的鲁棒变增益控制方法直接以这些变量为依赖参数设计旋转弹鲁 棒变增益控制器，，将很难构建简洁的LPV模型。同时，较多的依赖参数，将使 PDLF的鲁棒变增益控制方法计算量指数增长，很难得到应用。

一、针对上述问题，产生了基于部分参数依赖李雅普诺夫函数(PPDLF)的旋 转弹鲁棒变增益控制方法《旋转弹动态稳定性与鲁棒变增益控制》(周伟.旋转 弹动态稳定性与鲁棒变增益控制[D].北京理工大学,2016)。首先根据旋转弹的 动力学特点及其控制器结构，直接以量纲化的空气动力系数c_mα等7个变量为依 赖参数，构建旋转弹LPV模型。其次，为了解决在连续的依赖参数空间求解线 性矩阵不等式的问题，选取一个或几个关键依赖参数，利用连续空间上的参数 空间进行网格划分的方法解算有限个线性矩阵不等式，并设计全阶反馈控制器 参数矩阵使闭环LPV系统渐进稳定且具有L₂范数性能γ。最后，控制器参数矩阵 根据实时获得的依赖参数在线更新。

上述的基于部分参数依赖李雅普诺夫函数的旋转弹鲁棒全阶反馈控制器求 解方法以及在线更新方法为：

1)、根据旋转弹线性化角运动方程，得到旋转弹运动方程的状态空间表示：

α和β分别为攻角和侧滑角，(p,q,r)^T为弹体转动角速度在非旋转弹体坐标 系内的表示。δ_y和δ_z分别为非旋转弹体坐标系内的舵面偏转角，a_y和a_z为俯仰和 偏航方向上的过载输出。矩阵中的参数具有如下形式：其中，C_Nα为弹体法向力系数对攻角的偏导数，C_mα为静稳定力矩系数，C_mδ为控制力矩系 数，C_mpα为马格努斯力矩系数，C_mq为阻尼力矩系数。矩阵中这些参数是飞行高 度H、动压Q、参考面积S、参考长度l、弹体速度V、马赫数Ma、质量m、极 转动惯量I_x、赤道转动惯量I_y、弹体质心x_cg、推力P_t、弹体转速p的函数。