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空天防御  2022, Vol. 5 Issue (4): 30-37    
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基于反步滑模的偏转弹头导弹姿态控制
吕硕1, 张庆振1, 郭云鹤2, 丰硕1
1. 北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院,北京 100083; 2.上海机电工程研究所,上海 201109
Attitude Control of Missile with Deflectable Nose Based on Backstepping Sliding Mode Control
LYU Shuo1, ZHANG Qingzhen1, GUO Yunhe2, FENG Shuo1
1. School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University, Beijing 100083, China; 2. Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute, Shanghai 201109, China
全文: PDF(1285 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 针对新一代导弹高速度、大机动能力的发展需求以及传统空气舵面控制方式在响应时间、机动能力和稳定性能等方面的不足,研究偏转弹头导弹在超声速、大机动飞行条件下的姿态控制问题,提出一种基于反步滑模的姿态稳定控制方法。首先建立了偏转弹头导弹的动力学模型;然后对偏转弹头导弹进行气动特性分析,研究其主要气动参数随气动构型改变的变化规律;接着利用反步滑模的控制方法设计偏转弹头导弹的姿态控制系统,并利用扩张状态观测器对包括模型不确定性以及外部干扰在内的系统“总扰动”进行观测补偿;最后通过仿真验证姿态控制算法的有效性。仿真结果表明,基于反步滑模的导弹姿态控制系统可以实现对姿态指令的快速跟踪。
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关键词 偏转弹头导弹反步滑模扩张状态观测器姿态控制    
Abstract:In view of the development needs of the new generation of missiles with high speed and large maneuverability, as well as the shortcomings of traditional air control method in response time, maneuverability and stability, the attitude control problem of the missile with defectable nose in supersonic and large maneuvering flight conditions is studied, and an attitude stability control method based on backstepping sliding mode is proposed .First, the dynamic model of the missile with defectable nose was established,and then the aerodynamic characteristics of the missile with defectable nose were analyzed. The variation law of its main aerodynamic parameters with the change of aerodynamic configuration is studied. The attitude control system of the missile with defectable nose was designed by using the backstepping sliding mode control method, and the extended state observer is used to observe and compensate the "total disturbance" of the system including model uncertainty and external disturbance. Finally, the effectiveness of the attitude control algorithm is verified by simulation. The simulation results show that the missile attitude control system based on backstepping sliding mode can track the attitude commands quickly.
Key wordsdeflectable nose missile    backstepping sliding mode control    extended state observer    attitude control
收稿日期: 2021-09-06      出版日期: 2022-12-15
ZTFLH:  V448.22  
基金资助:上海航天科技创新基金项目(SAST2018-006)
作者简介: 吕硕(1998—),男,硕士研究生,主要研究方向为变构型飞行器的姿态控制。
引用本文:   
吕硕, 张庆振, 郭云鹤, 丰硕. 基于反步滑模的偏转弹头导弹姿态控制[J]. 空天防御, 2022, 5(4): 30-37.
LYU Shuo, ZHANG Qingzhen, GUO Yunhe, FENG Shuo. Attitude Control of Missile with Deflectable Nose Based on Backstepping Sliding Mode Control. Air & Space Defense, 2022, 5(4): 30-37.
链接本文:  
https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/      或      https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/Y2022/V5/I4/30

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