微型导弹纵向扰动抑制控制系统设计*
2021-02-01孟志鹏张士峰
李 彤,孟志鹏,吕 良,张士峰
(1.军事科学院 国防科技创新研究院,北京 100071;2.国防科技大学 空天科学学院,湖南 长沙 410073)
微型战术精确制导武器是现代军事兵器发展的重点方向之一,也是未来军事智能无人作战体系的重要组成部分。在现代战争中和反恐战场上,为满足单兵高精度小附带损伤的灵活战术打击需求,保护士兵自身不受突发威胁影响,同时结合无人机和无人车等无人作战系统形成察打一体功能,便携式微型精确制导导弹得到了各国军方的广泛关注[1]。然而由于单兵手持发射及无人机载发射的扰动较大,其控制系统设计存在一定挑战。
近年来,扰动估计与抑制控制因其高精度和低成本特点受到广泛关注,许多学者从不同方面对该类方法进行了综述[2-5],介绍了包括扰动观测器(Disturbance OBserver,DOB)控制、扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)控制、等效输入扰动(Equivalent-Input-Disturbance,EID)控制、未知输入观测器(Unknown Input Observer,UIO)控制、扰动估计器(Uncertainty and Disturbance Estimator,UDE)控制等多种控制方法。该类方法核心在于将控制系统性能和鲁棒性之间的设计矛盾分离成两个独立问题:控制器设计仅基于标称模型;观测器用于估计“集总扰动”,即实际模型与标称模型间的偏差和扰动。
然而,扰动估计与抑制控制方法在工程实践中仍存在诸多不足:①经典线性设计方法和频域分析因其简洁可靠在工程领域不可替代,且具有丰富设计经验,而现有的扰动估计与抑制控制方法研究大多集中于非线性方法和时域设计[6-8];②很多扰动估计与抑制控制方法,如扩张状态观测器控制,无法充分利用系统建模信息,而是将系统转换为积分链形式,并将建模误差视为“集总扰动”一部分,因此难以满足扰动有界条件[4];……
