[发明专利]具有规定性能的拦截机动目标自适应滑模控制方法

说明书

具有规定性能的拦截机动目标自适应滑模控制方法，涉及制导技术领域，针对现有技术在具有视线角约束的制导律设计中，常规的制导律只能限制制导终端视线角收敛到给定的角度，进而使得制导系统的视线角在整个制导过程中不能够满足收敛速度要求和稳态误差要求的问题，本发明保证了制导系统的视线角能按规定的性能约束函数进行收敛，在导弹拦截隐身目标或者多导弹协同制导等场景中，制导系统的视线角应满足特定的约束，本发明可以利用设计的性能约束函数对制导系统的视线角收敛时间，稳态误差和超调量进行限制。可以更好的改善制导系统的性能，并且实施方式简单，能容易的应用到其他非线性系统的控制问题中。

技术领域

本发明涉及制导技术领域，具体为一种具有规定性能的拦截机动目标自适应滑模控制方法。

背景技术

在导弹制导问题中，制导律的主要任务是保证导弹成功拦截目标。针对雷达隐身目标的拦截任务以及多导弹协同攻击目标的任务对制导律的设计提出了更高的要求。在导弹拦截隐身目标的过程中，由于隐身目标的雷达反射截面只在特定的角度下能被识别，因此在整个制导过程中需要将视线角限制在某个特定角度。在多弹协同制导过程中，受多弹间通信限制，各导弹之间的空间构型要满足特定约束。这些都要求系统的状态在收敛过程中要按规定的性能进行收敛。因此需要开展具有规定性能约束的制导律设计问题。此外，规定性能控制理论也可以用在航天器的姿态控制以及机器人控制系统中。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术在具有视线角约束的制导律设计中，常规的制导律只能限制制导终端视线角收敛到给定的角度，进而使得制导系统的视线角在整个制导过程中不能够满足收敛速度要求和稳态误差要求的问题，提供一种具有规定性能的拦截机动目标自适应滑模控制方法。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

具有规定性能的拦截机动目标自适应滑模控制方法，所述方法的步骤为：

步骤一：建立导弹拦截机动目标的运动动力学模型；

步骤二：针对典型的非线性控制系统，将系统的状态跟踪误差e(t)与性能约束函数λ(t)结合，得到保证系统状态按规定性能收敛的误差变量函数h(t)；

步骤三：对建立的导弹拦截机动目标的运动动力学模型进行滑模面设计；

步骤四：根据步骤三中设计的滑模面，计算滑模面的滑模动态；

步骤五：利用步骤四中的滑模动态，通过李雅普诺夫稳定性定理，保证所得到滑模面和误差变量函数h(t)是有界的；

步骤六：根据滑模面和误差变量函数h(t)构造滑模控制器。

进一步的，所述导弹拦截机动目标的运动动力学模型建立方法为：

在二维制导系统中，令R表示目标和导弹之间的相对距离，V_m和V_t分别表示导弹和目标的速度，导弹和目标速度大小保持不变，θ_m和θ_t分别表示导弹和目标的速度与视线R之间的夹角，θ_L表示视线角，a_m表示导弹的法向加速度，a_t表示目标的法向加速度，以导弹作为坐标原点，导弹目标的二维动力学方程如下：

制导系统表示为：

其中，f为包含系统状态的变量，d表示系统的外界干扰，b表示包含系统状态的一个系数。

进一步的，所述性能约束函数λ(t)为：