[发明专利]一种基于虚拟光轴的捷联导引头自抗扰非线性控制方法

说明书

本发明涉及一种于虚拟光轴的捷联导引头自抗扰非线性控制方法，通过引入虚拟光轴的新概念，实现了惯性空间目标视线角速度的重构，此外，釆用非线性PID控制有效减小了噪声对跟踪回路性能的影响。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，涉及一种基于虚拟光轴的捷联导引头自抗扰非线性控制方法。

背景技术

相比于传统动力陀螺式和框架式导引头，捷联式导引头的探测器直接刚性地与弹体固联，取消了活动机构，结构简单，可以有效地对整弹进行小型化设计，并降低制造成本，提高可靠性。然而，捷联式导引头不能直接输出视线角速率，需要探测器和惯性器件合成得到视线角速率。对于捷联导引头来说，在制导律设计时需要先完成视线角速率的估计，进而使用适用于捷联制导体制的制导律。

对于捷联式导引头，理论上可以通过下面两种方法来获得惯性视线角速率：

(1)将弹体姿态信息反馈到导引头输出端的去耦方法，即将弹体姿态角或角速率信息同导引头的输出信息相结合，具体可以通过弹体姿态角和捷联导引头输出视线角相加后微分，或者将捷联导引头输出视线角微分后与弹体角速率信号相加来得到惯性视线角速率；

(2)将弹体姿态信息反馈到导引头角跟踪回路的去耦方法，即将弹体姿态角或其角速率信息反馈到导引头的角跟踪系统来稳定导引头视轴，从而实现弹体姿态扰动的去耦，得到相对于惯性空间的视线角速率。

然而，将弹体姿态信息反馈到导引头输出端的去耦方法对于某些寻的导弹的典型参数而言，制导回路是不稳定的，若要使制导回路稳定，必须将导引头角跟踪系统的带宽增加到足够大，这样便意味着导引头的跟踪带宽会远大于跟踪预计的机动目标需要的带宽，从而会使系统对噪声更敏感而降低信噪比；将弹体姿态信息反馈到导引头角跟踪回路的去耦方法对于寻的导弹的典型参数而言，制导回路是稳定的，但其中仍然采用了微分网络，采用微分网络使得放大系统噪声对跟踪回路性能产生影响。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了减小噪声对导引头跟踪回路性能的影响，实现惯性空间中目标视线角速度的重构，本发明设计一种基于虚拟光轴的捷联导引头系统综合新方法。

本发明的技术方案是：一种基于虚拟光轴的捷联导引头自抗扰非线性控制方法，包括以下步骤：

步骤一：，捷联导引头视线角q除去弹体姿态角θ后，两者相减得到λ，计算公式为λ＝q-θ，通过滤波估计与差补计算模块JS1，得到失调角测量值λ_m；

λ_m＝JS1·(q-θ)＝q-θ

同时，弹上惯导系统实时测量弹体姿态角通过一阶保持器后得到测量值θ_m；

θ_m＝JS2·θ＝θ

实际惯性空间视线角q减去弹体弹体姿态角θ后，通过滤波估计与差补计算模块JS1，得到失调角测量值λ_m(即捷联导引头测量出的弹体视线角)，这里描述的是捷联导引头测量弹体视线角的原理，在测量过程中是不用知道实际惯性空间视线角q和弹体弹体姿态角θ的具体数值的；

步骤二：对系统输出进行积分，经过采样和一阶保持器后，得到q_t；

初始值是未知的，系统输出需要经过一系列计算才能得到；

q_t的初始值设为0，在制导过程中，利用误差信号e1、e2、e0不断修正误差，使得能无差跟踪实际惯性空间视线角速率

步骤三：q_t减去步骤一得到的弹体姿态角测量值θ_m，通过匹配滤波计算模块JS4得到虚拟失调角λ_t；