一种大静不稳定制导火箭新型复合增稳控制方法与流程

本发明属于火箭，具体涉及一种大静不稳定制导火箭新型复合增稳控制方法。

背景技术：

1、近年来，轻质化任务载荷、分离式大升力体载荷等新型制导火箭飞速发展，有着巨大的价值，受到了航空航天工程和飞行控制领域研究人员的广泛关注。然而，这种新型制导火箭的静不稳定度将大幅增加，在制导火箭模型存在参数不确定性、输入与状态中的时滞等多种因素影响下，制导火箭的稳定控制系统设计构成挑战。综合快速性和鲁棒性控制要求，采取高增益阻尼控制设计、基于伪攻角反馈与超前滞后校正网络控制方案，可实现系统静稳定性要求和制导回路最佳匹配性能，可外接过载、弹道倾角等外回路，实现对不同飞行环境下的外回路变量精确稳定控制。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种大静不稳定制导火箭新型复合增稳控制方法，首先进行阻尼回路设计，然后进行伪攻角增稳回路设计，接下来进行超前滞后校正网络设计，构成复合增稳控制回路。本发明可有效解决大静不稳定制导火箭的控制设计难题，对制导火箭存在的时滞、参数不确定性、未建模动态等有较强的鲁棒性。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

3、步骤1：阻尼回路设计；

4、所述阻尼回路用于抑制火箭弹的初始发射扰动，保证弹体姿态稳定；

5、阻尼回路开环传递函数为：

6、                  (1)

7、阻尼回路闭环传递函数为：

8、          (2)

9、其中均为火箭弹动力学系数，表示阻尼回路控制增益，表示复变量；将代入公式（2）即得开环频率特性，表示虚数单位，表示角频率；

10、给定理想内环穿越频率，得到阻尼回路控制增益为：

11、

12、其简化形式为；

13、步骤2：伪攻角增稳回路设计；

14、伪攻角增稳回路开环传递函数为：

15、       (3)

16、伪攻角增稳回路闭环传递函数为：

17、     (4)

18、其中，为伪攻角控制增益；

19、步骤3：超前滞后校正网络设计；

20、复合增稳控制回路闭环传递函数为：

21、(5)

22、其中，超前校正的传递函数为，参数，为期望增加的超前相角，、均为超前校正系数，其中，滞后校正的传递函数为，、均为滞后校正系数；

23、步骤4：外控制回路设计；

24、对于倾角三环控制，从发射至弹道顶点为爬升飞行段，采用倾角控制，使制导火箭按照预定程序角飞行；

25、倾角三环控制回路闭环传递函数为：

26、

27、其中，为倾角控制增益。

28、进一步地，所述倾角三环控制中，使倾角三环控制回路的开环截止频率为复合增稳控制回路的闭环带宽的3~5倍。

29、本发明的有益效果如下：

30、1、本发明可有效解决大静不稳定制导火箭的控制设计难题，对制导火箭存在的时滞、参数不确定性、未建模动态等有较强的鲁棒性。

31、2、本发明主要用于制导火箭静不稳定控制，相比于传统复合增稳控制方法，能够进一步提升对大静不稳定度弹体的复合增稳效果，有效提升整个闭环控制系统的稳定裕度，方法简单易行，有利于工程实现，可广泛应用于各种制导火箭控制系统设计中，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种大静不稳定制导火箭新型复合增稳控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种大静不稳定制导火箭新型复合增稳控制方法，其特征在于，所述倾角三环控制中，使倾角三环控制回路的开环截止频率为复合增稳控制回路的闭环带宽的3~5倍。

技术总结本发明公开了一种大静不稳定制导火箭新型复合增稳控制方法，首先进行阻尼回路设计，然后进行伪攻角增稳回路设计，接下来进行超前滞后校正网络设计，构成复合增稳控制回路。本发明可有效解决大静不稳定制导火箭的控制设计难题，对制导火箭存在的时滞、参数不确定性、未建模动态等有较强的鲁棒性。技术研发人员：苗昊春,常江,张健松,刘明喜,栗金平,李雅君,邓海鹏,程冬,卢莺,朱萌,王磊受保护的技术使用者：西安现代控制技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/1