基于切换机制的BTT导弹控制

论文摘要

随着科学技术的发展,导弹在种类、飞行速度等各方面都发生了重大的变化。和普通武器系统相比,导弹系统器件高度密集、结构复杂,技术要求严格。由于以上特点决定了导弹系统即使一个元件出现故障都可能使整个系统无法完成作战任务,甚至造成弹毁人亡。因此研究导弹系统的容错控制意义非凡。本文针对实际工程中的执行器故障和控制器本身的不确定性,讨论了采用倾斜转弯（Bank-to-Turn, BTT）控制技术的多模型导弹控制系统的容错控制问题。全文的具体工作如下：首先,针对BTT多模型导弹的子模型中的执行器故障,如果该故障经过一段时间能够修复,通过切换策略的引入对该系统建立切换模型,用平均驻留时间的方法设计了系统的状态反馈控制器,所设计的控制器使整个子模型的闭环系统指数稳定,并给出了该系统的状态指数衰减的具体形式。解决了该子系统的可靠控制问题。其次,用连续故障模型来描述BTT多模型导弹系统中各子模型的执行器故障,用公共Lyapunov函数的方法设计了系统的状态反馈控制器使得BTT多模型导弹对所有允许的执行器故障都是渐近稳定的。并将可靠控制器的设计问题化为线性矩阵不等式（LMIs）的求解问题。再次,针对实际工程中控制器实现时存在的参数变化及不确定性对系统稳定性的影响,给出了切换系统中基于线性矩阵不等式的非脆弱鲁棒控制器的设计方法,并用仿真结果说明了鲁棒非脆弱控制器设计的有效性。最后是本文的结论和对下一步工作的展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 BTT导弹控制技术综述
• 1.1.1 BTT导弹控制技术的优点
• 1.1.2 BTT导弹自动驾驶仪的发展概况
• 1.1.3 BTT多模型导弹的数学模型
• 1.2 混杂系统概述
• 1.2.1 切换系统概述
• 1.2.2 多模型切换控制综述
• 1.3 容错控制
• 1.4 可靠控制的发展与现状
• 1.5 线性矩阵不等式
• 1.5.1 线性矩阵不等式的一般表示式
• 1.5.2 可转化为用线性矩阵不等式表示的问题
• 1.6 本文的主要工作
• 第2章 BTT导弹子模型的可靠方法
• 2.1 预备知识
• 2.2 指数稳定条件
• 2.3 仿真算例
• 2.4 结论
• 第3章 BTT多模型导弹的可靠控制
• 3.1 问题描述
• 3.2 主要结果
• 3.3 仿真算例
• 3.4 结论
• 第4章 BTT多模型导弹鲁棒非脆弱控制器设计
• 4.1 非脆弱鲁棒控制问题的提出
• 4.2 BTT多模型导弹鲁棒非脆弱控制器的设计
• 4.2.1 加性摄动的鲁棒非脆弱控制器的设计
• 4.2.2 乘性摄动的鲁棒非脆弱控制器的设计
• 4.3 仿真算例
• 4.4 结论
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢