主動段姿態控制參數與穩定裕度映射關系研究

吳建武 吳 浩 張惠平

北京航天自動控制研究所，北京 100854

0 引言

穩定裕度[1]，包括幅值裕度和相位裕度，是度量控制系統穩定性的重要指標，在工程應用上具有重要的指導意義。關于各類控制系統穩定裕度的研究，特別是穩定裕度的計算[2-4]與在線辨識[5-7]方法，一直是控制理論研究中的一個重要內容。

穩定裕度同樣也是各類導彈(火箭)姿態控制系統設計過程中的重要指標。當導彈(火箭)飛行狀態和預設值發生偏離時，姿態控制系統穩定裕度將不可避免地與設計結果存在偏差，甚至超出穩定要求，嚴重時將導致飛行失利。針對這一情況，眾多學者提出了提高姿態控制系統對偏差適應能力的方案，這包括從模型著手，如通過辨識風場建立更為精確的被控對象模型的方案[8]，以及從控制器著手，如通過魯棒動態逆[9]、神經網絡容錯控制[10]、自適應控制[11]、智能控制[12]等的方案。

研究在線辨識姿態控制系統穩定裕度的方法，并基于穩定裕度辨識結果在線調整控制參數，使穩定裕度重新“回到”穩定要求范圍之內則是一種最為直接的方案。建立控制參數與穩定裕度之間的映射關系，是實現在線調整姿態控制系統穩定裕度的基礎。

鑒于控制參數與穩定裕度之間的映射關系的重要性，本文將針對固體導彈(火箭)主動段姿態控制系統，研究基于解析方式建立控制參數與幅值(相位)裕度映射公式的方法，并利用數學仿真對映射公式的有效性進行驗證。……