[发明专利]一种加入积分器动态限幅的导弹滚动姿态控制方法

说明书

一种加入积分器动态限幅的导弹滚动姿态控制方法，属于飞行控制技术领域。本发明包括：制导指令解算单元计算出导弹的滚动指令，并发送给滚动姿态控制器，敏感元件单元测量导弹的滚动角速度，并发送给滚动姿态控制器；滚动姿态控制器依据最大可用舵偏计算积分器输出值的上界和下界；依据上界和下界对积分器输出进行限幅；依据经过限幅处理的信息，计算变结构控制器输出；依据变结构控制器输出以及滚动角速度，计算滚动舵指令；滚动舵指令发送给舵系统，控制导弹运动。本发明解决了导弹大角速度滚动下因积分器输出值过大，滚动舵偏长时间处于限幅状态，舵偏需要较长时间脱离饱和区，从而导致导弹滚动角速度大幅度震荡，姿态不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及一种加入积分器动态限幅的导弹滚动姿态控制方法，属于飞行控制技术领域。

背景技术

导弹滚动姿态控制是指接受到滚动姿态指令后，通过滚动姿态控制器解算出舵指令，将舵指令发给舵系统，舵系统控制舵面偏转，产生控制力矩，进而控制导弹滚转到期望姿态。通过对敏感元件输出的导弹滚动角速度做积分处理，得到导弹滚动姿态角，与滚动姿态指令做差后，输入滚动姿态控制器，进行舵指令的解算。若导弹在飞行过程中受到较大干扰，导致导弹大角速度滚转，导弹姿态控制器输出的舵指令将急剧增大，有可能达到舵系统的上限或者下限。此后，若干扰继续存在，则舵指令将继续增大，但是舵系统付出的舵面偏转角度则不会再增大，保持在舵系统的上限或者下限的位置，此时导弹姿态控制系统超出正常运行范围而进入了饱和区。当干扰消失后，在舵系统的控制作用下，导弹滚动角速度逐渐减小，当滚动角速度反向增大后，积分器的输出开始减小，导弹姿态控制系统逐渐从饱和区退出，干扰存在时，积分器的值越大，则退出饱和区的时间越长。在退出饱和区的时间内，舵面扔保持在舵系统的极限位置，不能随着导弹滚转方向改变而立即做出相应的改变，这将会造成滚动角速度震荡，甚至导弹失控。

目前工业上最常用的克服积分饱和现象的方法主要有条件积分法、积分分离法和变速积分法。其中，条件积分法是最为直观的方法，该方法具备一个开关环节，当系统控制器发生积分饱和时，停止或限制积分作用。该方法直接明了，容易实现，但是其参数选择只针对某一固定状态，一旦被控对象的系统参数发生变化，该方法则起不到抑制积分饱和的作用。本发明提供的方法中，积分器输出的限幅值是依据导弹状态动态变化的，导弹系统参数发生变化时，仍然可以起到抑制积分饱和的作用。

积分分离法是指当被控量与设定值偏差较大时，取消积分的作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量增大。当被控量接近设定值时，引入积分控制，消除静差，提高控制精度。变速积分法是指改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差大时，积分累计速度慢，偏差小时，积分累计速度，积分作用可以随着系统偏差的变化而动态变化。这两种方法都对积分未饱和时对积分器的输出做了处理。导弹姿态控制器中的积分器的输出值反映了导弹滚动姿态，若积分未饱和时，改变积分器的输出，则积分器的输出无法真实反映滚动姿态，进而影响滚动姿态控制精度，因此这两种方法无法用在该滚动姿态控制方法上。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种加入积分器动态限幅的导弹滚动姿态控制方法，使导弹在受到较大干扰，滚动姿态控制器中的积分饱和时，能快速退出饱和区，及时付出相应舵偏，降低导弹滚动角速度震荡，甚至导弹失控的风险。

本发明的技术解决方案是：一种加入积分器动态限幅的导弹滚动姿态控制方法，所述导弹含有制导指令解算单元、敏感元件单元、舵系统，包括：

步骤一、制导指令解算单元计算出导弹的滚动指令，并发送给滚动姿态控制器，敏感元件单元测量导弹的滚动角速度，并发送给滚动姿态控制器；

步骤二、滚动姿态控制器依据导弹最大可用舵偏、滚动角速度计算积分器输出值的上界和下界；

步骤三、依据步骤二中计算的积分器输出值的上界和下界对积分器输出进行限幅；

步骤四、依据步骤三中经过限幅处理的积分器输出值以及滚动指令、滚动角速度等信息，计算变结构控制器输出；