考虑输入受限和自动驾驶仪延迟的自适应滑模制导律.pdf

在现代导弹制导领域中，保证制导系统的高性能和精确度是研究的重点。特别是在面对机动目标时，导弹需要具备能够适应各种飞行条件的能力。此次研究中所提及的“考虑输入受限和自动驾驶仪延迟的自适应滑模制导律”，是对现有导弹制导技术的一种重要改进。 我们需了解输入受限。在导弹制导过程中，输入受限指的是导弹的执行机构只能在一定的控制力矩或加速度范围内发挥作用。这是由于实际物理限制，如舵机功率、燃料限制或设计参数等。当导弹尝试攻击机动目标时，如果输入力矩超过了上述限制，将无法达到预期的制导效果。 自动驾驶仪延迟是指从自动驾驶仪接收指令到执行指令所需的时间差。这种延迟可能是由自动驾驶仪的硬件响应速度，软件处理时间或是信号传输延迟等造成的。在制导系统中，延迟可能导致导弹无法及时响应目标的机动行为，从而降低了拦截或追踪的准确度。 在这篇论文中，宋俊红和宋申民提出了在输入受限和自动驾驶仪延迟环境下的一套自适应滑模制导律。滑模控制是一种鲁棒控制方法，通过设计切换面来使系统状态达到并保持在预定的滑模面上。这种方法对模型不确定性和外部干扰具有较强的抵抗力。而自适应控制则是指系统能够根据外部环境的变化自动调整控制参数，以适应变化的外部干扰。 该研究首先建立了一个制导模型，此模型不仅考虑了导弹自动驾驶仪的一阶动态特性，还把目标加速度视为未知有界的外界干扰。这里的关键点是不假设对干扰的上界有预先知识。研究者通过设计自适应控制来估计干扰的上界，从而避免了对干扰上界有先验要求的限制。 结合滑模控制理论，作者设计了一种新的制导律，能够同时考虑自动驾驶仪延迟和输入受限。基于Lyapunov稳定性理论，该制导律证明了系统状态能够渐进收敛到零，即系统稳定性得到了保证。 为了验证所提出的制导律的有效性，作者进行了仿真实验。实验中模拟了两种典型的目标机动模式——余弦机动和阶跃机动。仿真结果显示，采用新制导律的导弹在拦截目标时的脱靶量分别为0.040米和0.036米，而拦截时间则分别为6.460秒和7.833秒。这样的结果说明制导律不仅能保证导弹有效击中目标，同时还具备了较高的制导精度。 关键词“制导律”、“自动驾驶仪延迟”、“输入受限”、“自适应控制”和“滑模控制”都是此研究的核心概念，它们共同构成了一个高精度、适应性强的制导系统框架。 这篇论文的研究成果为自动驾驶技术和智能汽车领域提供了重要的理论支持和技术参考，特别是在需要高精度制导的应用场景中，如导弹拦截、无人飞行器的路径规划等。通过该制导律，可以更好地应对各种动态变化的目标和复杂的飞行环境，从而提高系统的适应性和制导的准确性。