艦載導(dǎo)彈的小擾動抑制優(yōu)化制導(dǎo)控制技術(shù)研究

摘 要：艦載導(dǎo)彈在大氣小擾動下容易出現(xiàn)控制失穩(wěn)，通過控制優(yōu)化設(shè)計，提高導(dǎo)彈制導(dǎo)的穩(wěn)定性。針對傳統(tǒng)的PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制精度較低的問題，提出一種基于小擾動抑制和參數(shù)自整定誤差修正的艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制優(yōu)化算法，首先構(gòu)建艦載導(dǎo)彈的被控對象模型和縱向運動數(shù)學(xué)模型，根據(jù)控制約束參量進行艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制約束參量分析，然后采用小擾動抑制方法進行擾動誤差和控制參量的自整定修正，實現(xiàn)控制算法優(yōu)化設(shè)計。最后通過仿真實驗進行性能測試，仿真結(jié)果表明，采用該控制方法進行艦載導(dǎo)彈的小擾動抑制和制導(dǎo)控制設(shè)計，降低了導(dǎo)彈的軌跡輸出誤差，俯仰角等運動參量的跟蹤性能較好，提高了控制品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：艦載導(dǎo)彈；小擾動；制導(dǎo)控制；俯仰角

中圖分類號：TJ765. 3 文獻標(biāo)識碼：A

0 引 言

艦載導(dǎo)彈是搭載在水面艦艇上，主要用于執(zhí)行防空反導(dǎo)，水面艦艇攻擊等作戰(zhàn)任務(wù)，目前已經(jīng)發(fā)展成為水面艦艇的核心作戰(zhàn)武器。艦載導(dǎo)彈經(jīng)過30多年的改進演變，目前已經(jīng)形成較為完整的制導(dǎo)控制體系和發(fā)射體系，而今的艦載導(dǎo)彈也已構(gòu)建了較為成熟的垂直發(fā)射系統(tǒng)，帶來了艦艇空間在更大限度上不斷上升的利用效率，增強了艦艇的安全可靠及抗損性[1]。隨著制導(dǎo)控制技術(shù)的變革與飛躍式進步，對艦載導(dǎo)彈的控制精度也隨即提出了更高的要求，艦載導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制是保障導(dǎo)彈穩(wěn)定可靠飛行和發(fā)射的關(guān)鍵技術(shù)，通過對艦載導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計，能夠有效提高導(dǎo)彈對目標(biāo)的命中率和可靠性，因此，研究艦載導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制技術(shù)優(yōu)化具有重要意義。

艦載導(dǎo)彈在整個飛行過程中，由于大氣密度等飛行條件的影響，容易產(chǎn)生大氣的小擾動，在小擾動條件下則會導(dǎo)致飛行控制失穩(wěn)，需要進行穩(wěn)定性控制和小擾動抑制。傳統(tǒng)方法中，對艦載導(dǎo)彈的小擾動抑制控制方法主要有PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制方法、自適應(yīng)誤差補償方法、反演積分控制方法和滑膜控制方法等[2-5]，通過構(gòu)建導(dǎo)彈的飛行動力學(xué)系統(tǒng)模型，采用相關(guān)的控制方法進行參量鎮(zhèn)定和誤差修正，提高了控制精度，取得了一定的成果。其中，文獻[5]采用 魯棒控制方法進行了艦載導(dǎo)彈的小擾動抑制和制導(dǎo)控制，基本滿足制導(dǎo)控制的精度要求，且計算開銷較小，能夠應(yīng)用在實踐中，但是隨著干擾強度的增大，控制精度和導(dǎo)彈飛行軌跡的誤差修正能力不好。針對上述問題，本文提出一種基于小擾動抑制和參數(shù)自整定誤差修正的艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制優(yōu)化算法，首先構(gòu)建艦載導(dǎo)彈的被控對象模型和縱向運動數(shù)學(xué)模型，根據(jù)控制約束參量進行艦的載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制約束參量分析，然后采用小擾動抑制方法進行擾動誤差和控制參量的自整定修正，實現(xiàn)控制算法優(yōu)化設(shè)計。最后通過仿真實驗進行性能測試，得出有效性結(jié)論，展示了本文方法在提高導(dǎo)彈制導(dǎo)控制性能方面的優(yōu)越性。

1 被控對象描述和艦載導(dǎo)彈運動數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

1.1 小擾動條件下艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制對象描述

在艦載導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制設(shè)計中，重要的一步是構(gòu)建艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制對象模型和運動數(shù)學(xué)模型，通過控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，進行飛行擾動的補償和控制參量的鎮(zhèn)定性設(shè)計，艦載導(dǎo)彈在發(fā)射出箱后飛行時容易受到大氣小擾動的影響，導(dǎo)致飛行失穩(wěn)，在艦載導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制設(shè)計中，采用陀螺儀、加速度計和姿態(tài)基準(zhǔn)采集器進行運動參量采集[6]，艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制流程結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

4 結(jié)束語

通過對艦載導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計，提高導(dǎo)彈對目標(biāo)的命中率和可靠性，本文提出一種基于小擾動抑制和參數(shù)自整定誤差修正的艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制優(yōu)化算法，構(gòu)建艦載導(dǎo)彈的被控對象模型和縱向運動數(shù)學(xué)模型，根據(jù)控制約束參量進行艦載導(dǎo)彈制導(dǎo)控制約束參量分析，然后采用小擾動抑制方法進行擾動誤差和控制參量的自整定修正，實現(xiàn)控制算法優(yōu)化設(shè)計。通過仿真實驗進行性能測試，研究得出，采用該控制方法進行艦載導(dǎo)彈的小擾動抑制和制導(dǎo)控制設(shè)計，降低了導(dǎo)彈的軌跡輸出誤差，俯仰角等運動參量的跟蹤性能較好，提高了控制品質(zhì)，展示了較高的應(yīng)用價值。

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