崔家明 马克茂 张公平

摘 要： 本文针对空空导弹姿态控制存在模型非线性和时变性、控制约束等问题进行了基于广义扩张状态观测器、预测函数控制和改进障碍内点法的过载自动驾驶仪的设计。首先，建立导弹的动力学模型。然后，采用广义扩张状态观测器观测并补偿系统中的集总扰动，采用预测函数控制设计控制器，设计带控制约束的优化问题并转化成二次规划问题。采用改进的障碍内点法对二次规划问题进行快速求解，在保证控制性能的同时提高实时性。最后，通过仿真对比验证了本方案的有效性和可行性。

关键词：自动驾驶仪;预测函数控制;广义扩张状态观测器;障碍内点法;空空导弹

中图分类号：TJ765;V448.13 文献标识码： A  文章编号：1673-5048（2021）03-0031-07

0 引  言

半个多世纪以来，随着导弹攻防对抗技术的发展，双射程、多目标、多任务等战术需求对新一代空空导弹提出了更高的技术要求[1]。导弹动力学模型具有非线性和时变性的特点，设计高性能的自动驾驶仪一直都是具有挑战意义的难题。自动驾驶仪设计的一个典型方法是增益调度[2]方法，但该方法设计过程繁琐，系统的性能和稳定性得不到保证。Hall等在文献[3]中利用滑模变结构控制方法设计了运载器的飞行控制系统，同时设计了滑模干扰观测器对干扰进行估计，取得了较好的控制效果，但其设计的控制器过于保守，容易引起控制量的饱和问题。Reichert等在文献[4]中采用鲁棒H∞控制理论设计了BTT（倾斜转弯技术）导弹自动驾驶仪，获得较好的控制性能，杨延丽等[5]在鲁棒控制中引入μ综合方法以提高大攻角时的鲁棒性，但是以牺牲系统的动态性能为代价来换取系统的强鲁棒性，这样导致控制系统设计偏于保守[6]。……