The invention relates to a fast and high precision guidance method for aircraft based on aerodynamic parameter uncertainty. The first step is to establish an aircraft equivalent disturbance dynamic model with aerodynamic parameter uncertainty. The second step is to design a sliding mode disturbance observer for the aerodynamic parameter uncertainty of the aircraft according to the first step dynamic model. In the third step, the sliding mode control law is designed to complete the fast control task demand, and the fourth step is to design a composite sliding mode controller using the second step interference estimate and the sliding mode control law of the third step to complete the rapid and high precision guidance method of the aircraft. The rapid and high precision guidance method, which combines sliding mode disturbance observer and sliding mode controller, has the characteristics of fast and high precision. It is suitable for the rapid and high precision guidance system of various types of flight systems and other high altitude unmanned aerial vehicles, and can also solve the problem of rapid fault tolerance and other aircraft faults.
【技术实现步骤摘要】
一种基于气动参数不确定的飞行器快速高精度制导方法
本专利技术涉及一种基于气动参数不确定的飞行器快速高精度制导方法,可以解决含有气动参数不确定的飞行器快速高精度制导问题。
技术介绍
随着飞行器技术的发展,多类飞行器成为近期热门研究对象,如无人机、高超声速飞行器和导弹等,此类对象具有快速性、航程远、精度高等优点。上述的飞行器已经成为各国主要杀手锏,可以实现快速、精准打击目标,在此过程中,制导是一项关键技术,需要满足快速性和精确性。美国1970年服役的民兵3号洲际导弹,射程可达12500km,最终打击误差仅为200m左右,中国2017年开始服役的DF-41洲际导弹,射程高达14000km,最终打击误差仅为100m左右,可见飞行器的高精度控制需求旺盛。除了高精度要求外,快速性也是制导的关键突破口之一。2010年美国NASA研发的乘波者X-51高超声速飞行器,飞行1000km用时仅需15分钟,中国研制的DF-ZF高超声速飞行器,制导过程最高马赫数超过10马赫。然而,制导过程的大跨度空域使得空间环境复杂多变,其中气动参数不确定就是重要干扰源之一,且严重的气动参数不确定直接影响打击目标精确度,决定任务的成败。同时,气动参数不确定所带来的误差使得飞行过程无法满足时间要求,丧失控制系统的快速性。可见设计基于气动参数不确定的飞行器快速高精度制导方法尤为重要。目前,针对飞行器制导问题,国内外学者也做出了大量的研究。专利号为201610154149.4中提出了一种Terminal滑模控制器,通过反馈线性化转换将系统进行线性化处理,并设计非线性滑模控制,使系统在滑模面上有限时间收敛 ...
【技术保护点】
1.一种基于气动参数不确定的飞行器快速高精度制导方法,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飞行器等价干扰动力学模型;第二步,根据第一步的所述动力学模型,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;第三步,设计滑模控制律完成快速控制任务需求;第四步,利用第二步的干扰估计值和第三步的滑模控制律设计复合滑模控制器,完成飞行器的快速高精度制导方法。
【技术特征摘要】
1.一种基于气动参数不确定的飞行器快速高精度制导方法,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飞行器等价干扰动力学模型;第二步,根据第一步的所述动力学模型,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;第三步,设计滑模控制律完成快速控制任务需求;第四步,利用第二步的干扰估计值和第三步的滑模控制律设计复合滑模控制器,完成飞行器的快速高精度制导方法。2.根据权利要求1所述的一种基于气动参数不确定的飞行器快速高精度制导方法,其特征在于:所述第一步中,建立含有气动参数不确定的飞行器等价干扰动力学模型:其中,地心到飞行器质心距离r、飞行器所在经度θ、飞行器所在纬度φ、飞行器相对地球速度V、航迹方向角ψ和航迹倾角γ;分别为r、θ、φ、V、ψ、γ的一阶导数;σ为飞行器倾侧角,g为引力加速度,d1、d2、d3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...
【专利技术属性】
技术研发人员:乔建忠,张丹瑶,郭雷,朱玉凯,谢一嘉,
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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