杨荣军，王良明，杨 桦

（1.南京理工大学能源与动力工程学院，江苏 南京 210094；2.中国北方工业公司，北京 100053）

0 引言

为提高制导炮弹的控制精度，近年来国内外相关学者将反馈线性化、状态依赖Riccati方程和滑模控制等非线性理论应用于飞行控制系统设计中，取得了较好的效果［1－3］。值得注意的是，这些高性能飞行控制系统需要反馈更多的系统状态变量信息。然而实际中受弹体空间、造价等条件的限制，制导炮弹的弹载测量设备有限，在应用非线性控制方法时所需的攻角、侧滑角等状态量是不易直接精确测量的，这样很自然地就提出了制导炮弹系统的状态观测（或状态重构）问题［4］。目前非线性系统的状态观测器设计还没有系统的方法，文献［5］利用输入输出线性化理论研究了非线性系统的拓展龙伯格观测器；文献［6］设计了基于高超声速飞行器纵向动力学模型的滑模观测器，但是制导炮弹纵向和侧向的耦合特性使得构造合适的滑模面较为困难；文献［7］提出了一种适用于具有分块矩阵形式多输入多输出系统的高增益观测器，而该方法要求系统具有严格的反馈形式，且繁琐的设计过程难以实际运用。为此，本文提出一种基于坐标变换的制导炮弹攻角、侧滑角观测器。

1 非线性系统坐标变换方法

制导炮弹是一个复杂的多输入多输出耦合的非线性系统，在观测器设计时难以运用常规的线性理论。微分几何理论的发展为处理该类问题提供了有效的方法，通过合适的非线性坐标变换，可以实现系统的精确线性化。……