程昊宇，董朝阳，王 青

（1.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191；2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191）

运载火箭的抗干扰分数阶控制器设计

程昊宇1，董朝阳1，王 青2

（1.北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191；2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191）

针对火箭的姿态控制问题，基于自抗扰理论和分数阶控制，提出了一种控制器设计方法。通过设计扩张状态观测器，充分利用惯组平台和速率陀螺的复合量测信息对系统的内部和外部干扰进行估计。设计分数阶控制器对估计的干扰进行实时补偿，实现火箭的姿态控制，通过引入可调参数使得控制器参数调整范围变大，保证控制器具有更好的控制精度。考虑到控制器参数多且难以被确定，采用一种基于遗传算法和粒子群优化的混合算法对参数进行调整；通过仿真验证了所提算法可以获得良好的动态性能、抗扰性和鲁棒性。

姿态控制；扩张状态观测器；分数阶控制器；遗传算法；粒子群优化

0 引 言

随着空间发射任务的多样化和复杂化，运载火箭的结构越来越复杂，性能要求也越来越高。传统运载火箭采用比例微分+校正网络的控制方式［1］，对于不同的飞行状态，通过改变动静态增益和校正网络对火箭进行控制，但是运载火箭在飞行过程中会受到阵风等扰动的影响，导致姿态控制系统性能下降。传统比例微分（proportional-differential，PD）控制不易满足系统高性能的要求。……