郑 薇, 吕 瑞, 田 莘

基于自抗扰控制的大跨速鱼雷横滚控制建模与仿真

郑 薇1, 吕 瑞2, 田 莘3

(1. 西安明德理工学院 通识教育学院, 陕西 西安, 710124; 2. 中国船舶集团有限公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077; 3. 西安文理学院信息工程学院, 陕西 西安, 710065)

为了解决大跨速鱼雷速度的大范围变化对精确控制的影响, 设计了线性自抗扰控制器。首先, 为了便于设计, 对鱼雷横滚控制数学模型进行了重新推导; 然后将自抗扰控制应用到鱼雷横滚控制中, 实现了对总扰动的估计和实时补偿。仿真结果表明, 该控制器可适应鱼雷28～70 kn速度的大范围变化, 不仅能很好地估计并补偿总扰动, 而且对鱼雷参数的不确定性具有较强的鲁棒性, 可满足大跨速鱼雷横滚通道控制要求, 性能指标明显优于比例-积分-微分控制。

鱼雷; 大跨速; 自抗扰控制

0 引言

随着科学技术的飞速发展, 世界各国的高性能潜艇和水面舰艇在航速、机动性和隐蔽性等领域的技术进步得到了极大的提高。相应地, 现代鱼雷武器系统及反鱼雷技术也有了长足发展, 鱼雷大跨速技术成为未来鱼雷的重要发展方向之一。大跨速鱼雷速度在28～70 kn内变化, 其既能以足够低的速度巡航以节约能源, 使隐蔽性和远航程得到保障, 又能在发现目标后进行快速打击[1]。常规鱼雷速制跨度小, 六自由度动力学模型相对固定, 控制难度不大。而大跨速鱼雷由于速度的大范围变化, 流体动力和失衡力矩会呈现出显著的不同, 空间六自由度运动导致鱼雷动力学方程存在非线性和强耦合性, 要实现鱼雷全速度范围内姿态稳定可控, 传统的鱼雷控制技术已不能满足需要, 给鱼雷控制技术带来了很大的挑战。……