赵金龙, 周军, 郭建国, 呼卫军

(西北工业大学 精确制导与控制研究所, 陕西 西安 710072)

0 引言

对于远程火箭或弹道导弹而言,其主动段控制系统设计通常是在标准弹道上选取若干特征点,确定控制系统构型并对特征点逐个进行增益优化,进而通过增益调度实现全包线飞行控制律。对于控制系统增益优化问题,传统试凑的方法效率低且优化效果不明显,难以同时满足时域指标和频域稳定裕度要求。因此,对控制系统增益自动优化问题的研究,日渐受到诸多学者的关注。

控制系统增益优化实际上是一个多约束非线性最优化问题,目前已将多种现代优化算法研究应用于控制系统增益设计,如遗传算法[1]、禁忌搜索算法[2]、蚁群算法[3]、神经网络[4]和序列二次规划[5]等。神经网络算法学习过程收敛较慢,还可能出现误差在一定时间范围内并不随学习次数增加而减小的“假饱和”现象;蚁群和微粒群等算法同样缺乏充分的理论依据,算法参数设定过度依赖于经验,优化结果带有一定的随机性。文献[6-7]直接基于时域响应性能指标设计增益最优化问题的目标函数,该方法在特征点上的动态响应性能良好,但未考虑系统相对稳定性,难以确保控制系统鲁棒性和稳定性。

本文基于频域稳定裕度构造目标函数,采用广义拉格朗日乘子法处理不等式约束项,将问题转化为无约束最优化问题,构造了一种双回路求解算法获得控制系统增益最优解。……