The present invention relates to a fast anti-jamming longitudinal guidance method for aircraft based on specified performance, which establishes a longitudinal aircraft dynamic model with uncertain aerodynamic parameters, in which aerodynamic parameters include lift coefficient and drag coefficient, and the specified performance function and conversion function are designed to perform the specified performance conversion and obtain the conversion. Then, a sliding mode disturbance observer is designed to estimate the aerodynamic parameters of the aircraft rapidly and obtain the disturbance estimates; a sliding mode control law is designed to fulfill the requirements of the fast control task; and a composite sliding mode controller is designed to accomplish the fast longitudinal disturbance guidance method based on the specified performance. The invention can specify the convergence rate, overshoot and steady-state error of the control system, and has the characteristics of rapidity and high precision. It is suitable for various types of flight systems and other high-altitude unmanned aerial vehicle (UAV) fast anti-jamming guidance systems, and can also solve the problem of fast fault tolerance and other aircraft faults.
【技术实现步骤摘要】
一种基于指定性能的飞行器快速抗干扰纵向制导方法
本专利技术涉及一种基于指定性能的飞行器快速抗干扰纵向制导方法,解决含有气动参数不确定的飞行器快速高精度抗干扰制导问题。
技术介绍
无人机、高超声速飞行器和导弹等飞行器作为军用领域的重要武器,在高空追击、无人侦查、全球打击等领域有着举足轻重的作用,此类飞行器具有快速性、高机动性、精确性等优点,广泛应用于军用、民用等多个领域。在飞行器的任务期间,末端的再入制导尤为重要,是任务的关键技术之一,需要满足快速性和精确性的要求。例如导弹等武器,如不能满足一定的快速性指标,易被拦截系统拦截摧毁,导致任务失败,因此快速性是再入过程的基本要求。然而,飞行器再入过程的飞行跨度较大,由于高速产生的气动热造成飞行器的弹性形变,且飞行环境快速、复杂变化,造成飞行器气动参数不稳定,存在较大不确定性。气动参数不确定直接影响了飞行器再入过程的精确性,同时也严重影响了快速性这一基础条件,针对这种不确定性需要进行抗干扰控制以提高再入制导系统性能。因此,结合现有技术,设计具有指定性能的飞行器快速抗干扰纵向制导方法很重要,具有广泛的应用前景。目前,国内学者对指定性能控制的研究较少,文献《满足指定性能的一类非线性多智能体系统的协同控制》,针对一类不确定非线性多智能体系统,研究满足指定性能的“领导-跟随”协同控制问题,基于动态面控制技术和指定性能控制技术,提出自适应模糊协同控制算法,但此方法没有考虑抗干扰控制的问题,忽略了系统的不确定性。针对飞行器再入制导问题,国内外学者也做出了大量的研究。专利号为201610366190.8中提出了一种基于滑模变结构 ...
【技术保护点】
1.一种基于指定性能的飞行器快速抗干扰纵向制导方法,其特征在于包括以下步骤:第一步,建立含有气动参数不确定的纵向飞行器动力学模型,其中气动参数包括升力系数和阻力系数;第二步,根据第一步的纵向飞行器动力学模型,通过设计的指定性能函数和转换函数进行指定性能转换,得到转换后的模型;第三步,针对第二步转换后的模型,设计滑模干扰观测器对飞行器的气动参数不确定进行快速估计,得到干扰估计值;第四步,设计完成快速控制任务需求的滑模控制律;第五步,利用第三步的干扰估计值和第四步的滑模控制律,设计复合滑模控制器,完成基于指定性能的飞行器快速抗干纵向扰制导方法。
【技术特征摘要】
1.一种基于指定性能的飞行器快速抗干扰纵向制导方法,其特征在于包括以下步骤:第一步,建立含有气动参数不确定的纵向飞行器动力学模型,其中气动参数包括升力系数和阻力系数;第二步,根据第一步的纵向飞行器动力学模型,通过设计的指定性能函数和转换函数进行指定性能转换,得到转换后的模型;第三步,针对第二步转换后的模型,设计滑模干扰观测器对飞行器的气动参数不确定进行快速估计,得到干扰估计值;第四步,设计完成快速控制任务需求的滑模控制律;第五步,利用第三步的干扰估计值和第四步的滑模控制律,设计复合滑模控制器,完成基于指定性能的飞行器快速抗干纵向扰制导方法。2.根据权利要求1所述的一种基于指定性能的飞行器快速抗干扰纵向制导方法,其特征在于:所述第一步中,建立含有气动参数不确定的纵向飞行器动力学模型,其中气动参数包括升力系数和阻力系数,具体步骤如下:其中,地心到飞行器质心距离为r、飞行器相对地球速度为V、航迹倾角为γ;分别为r、V、γ的一阶导数;σ为飞行器倾侧角,g为引力加速度,d1、d2表示气动参数不确定的等价干扰,L与D分别表示升力加速度与阻力加速度,表达式形式如下:其中,ρ为大气密度,S是飞行器的参考面积,m为飞行器的质量,CL与CD分别为整体的升力系数与阻力系数,升力系数与阻力系数的模型如下:CL=CL1α2+CL2α+CL3Ma+CL4CD=CD1α2+CD2α+CD3Ma+CD4其中,Ma为马赫数,α为攻角;CL1、CL2、CL3、CL4分别为升力系数的二阶攻角系数、一阶攻角系数、马赫数系数、常数系数;CD1、CD2、CD3、CD4分别为阻力系数的二阶攻角系数、一阶攻角系数、马赫数系数、常数系数;控制量选取为飞行器倾侧角σ和攻角α。3.根据权利要求1所述的一种基于指定性能的飞行器...
【专利技术属性】
技术研发人员:乔建忠,张丹瑶,郭雷,朱玉凯,徐健伟,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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