智能滑模變結(jié)構(gòu)導(dǎo)引規(guī)律

1、第二章 智能滑模變結(jié)構(gòu)導(dǎo)引規(guī)律2.1 引 言在上一章中，作者論述了基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論設(shè)計制導(dǎo)律的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，滑模制導(dǎo)律容易引起視線角速率的抖動，影響制導(dǎo)精度。這種抖動實(shí)際上是導(dǎo)彈彈體的抖動，如果抖動的幅度過大，不利于彈上部件的正常工作。如果彈體細(xì)長，抖動還容易誘發(fā)其高頻未建模動力學(xué)特性，不利于彈體的控制。因此，有必要研究滑模制導(dǎo)律的去抖動方法。目前，滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的去抖動方法主要有兩類，一類是基于觀測器的方法1，另一類是基于人工智能的方法2。前者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用的數(shù)學(xué)工具較多，對模型的依賴性強(qiáng)；后者則不依賴于模型，簡單易行，效果明顯。因此，為了消除滑模導(dǎo)引律可能引發(fā)的抖動，本章介

2、紹滑模制導(dǎo)律的智能化和模糊化實(shí)現(xiàn)方法35。2.2 基于規(guī)則的智能自適應(yīng)滑模制導(dǎo)律(IASMG)在第一章1.4中，我們推導(dǎo)出了ASMG的表達(dá)式。以縱向平面為例，有 已經(jīng)證明當(dāng)，時, 視線角速率依指數(shù)規(guī)律收斂到零。這里, 代表縱向平面內(nèi)目標(biāo)加速度在視線法向上的分量。式0中的第一項(xiàng)為比例導(dǎo)航項(xiàng)，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn), 有效導(dǎo)航比一般選為。取, 則有效導(dǎo)航比為。式0中的第二項(xiàng)為變結(jié)構(gòu)項(xiàng)，當(dāng)目標(biāo)機(jī)動時，它會發(fā)揮重要作用。這里，我們主要討論如何選取變結(jié)構(gòu)項(xiàng)中的參數(shù)，既保證制導(dǎo)律的魯棒性，又能達(dá)到消除或抑制抖動的目的。為了削弱抖動，可以用高增益連續(xù)函數(shù)代替符號函數(shù)，其中是小正數(shù)。這樣，經(jīng)過光滑處理的ASMG（SA

3、SMG）為 然而，實(shí)際當(dāng)中目標(biāo)機(jī)動加速度往往是變化的。對不同的機(jī)動情況，很難選擇一組確定的參數(shù)和，既保證制導(dǎo)律的魯棒性，又消除或抑制抖動。在末制導(dǎo)過程中，當(dāng)導(dǎo)彈與目標(biāo)充分接近時，導(dǎo)彈上的探測器進(jìn)入盲區(qū)，這時制導(dǎo)發(fā)動機(jī)停控。只要在?？貢r刻，視線角速率充分接近于零，導(dǎo)彈就可以精確命中目標(biāo)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可以取略小于，則視線角速率始終處于零附近一個微小的鄰域內(nèi)，但并不需要保持為零，這樣就不會發(fā)生抖動，而制導(dǎo)精度又很高?；谏鲜鼋?jīng)驗(yàn)，結(jié)合SASMG，作者總結(jié)出一組產(chǎn)生式規(guī)則，利用這些規(guī)則可以在末制導(dǎo)過程中自主確定和。這些規(guī)則是，在縱向平面內(nèi)：(1) IF 為零或很小，THEN 令為零；(2) I

4、F 小，THEN 令小，而且略小于，令很?。?3) IF 中等，THEN 令中等，但略小于，令??；(4) IF 大，THEN 令大，但略小于，令較小。同理，在側(cè)向平面內(nèi)：(5) IF 為零或很小，THEN 令為零；(6) IF 小，THEN 令小，而且略小于，令很??；(7) IF 中等，THEN 令中等，但略小于，令小；(8) IF 大，THEN 令大，但略小于，令較小。其中和分別代表目標(biāo)加速度在視線坐標(biāo)系的軸和軸上的分量的絕對值。實(shí)現(xiàn)上述規(guī)則，需要粗略地估計出和，這可以用解析重構(gòu)法6來完成，即 式中，為終端時間。在空間攔截中，令彈體坐標(biāo)系平行于視線坐標(biāo)系，那么有，則式0和0又可以寫作 式中，

5、和是導(dǎo)引律的輸出，、和需要驗(yàn)前確定，求和分別需要對和微分。在和的測量值含有噪聲的情況下，除了用純微分環(huán)節(jié)外，還要加入一個低通濾波器。對SASMG使用規(guī)則(1)(8)，得到IASMG。事實(shí)上，、和不可能精確已知，和也有一定的誤差，所以精確地估計出目標(biāo)法向加速度和是很困難的。然而，實(shí)現(xiàn)IASMG只需粗略地估計出和位于那一個區(qū)段之內(nèi)，這是IASMG的一個重要優(yōu)點(diǎn)。智能控制器一般包括知識庫、推理機(jī)和控制器7。把人的經(jīng)驗(yàn)和知識表達(dá)成計算機(jī)能夠識別、理解和執(zhí)行的語言，即事實(shí)和規(guī)則。然后把這些事實(shí)和規(guī)則送入計算機(jī)，建立一個軟件模塊，這就是所稱為的知識庫。接著對知識庫內(nèi)容進(jìn)行刪除、修改和精練，使這個知識庫能真

6、正對某個控制過程提供最佳方案。推理機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個知識控制軟件模塊。它根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，選擇一條事實(shí)，在知識庫中從上到下搜索可用規(guī)則，若這條事實(shí)和知識庫中某條規(guī)則左部匹配成功，則執(zhí)行該規(guī)則的右部，即“行動”。隨后控制器根據(jù)推理的結(jié)果發(fā)出控制策略，對系統(tǒng)實(shí)施控制。在IASMG中，知識庫由規(guī)則(1)(8)和目標(biāo)法向加速度估值器, 即式0和0共同構(gòu)成。推理機(jī)由軟件實(shí)現(xiàn)，控制器則由SASMG實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用IASMG后，制導(dǎo)系統(tǒng)可以用圖2.1來形象地描述。圖2.1 采用IASMG的制導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3 空間攔截中IASMG的實(shí)現(xiàn)方案2.3.1 制導(dǎo)系統(tǒng)的組成實(shí)現(xiàn)IASMG僅需要導(dǎo)彈上的目標(biāo)探測器提供視

7、線角速率信號，這在工程上是比較容易做到的。導(dǎo)彈的頭部裝有一個紅外成像目標(biāo)探測器，具有識別目標(biāo)和誘餌的能力。目標(biāo)探測器與彈體固連，因此它只能直接測量出視線角，而實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)律所需要的視線角速率則需要通過對視線角微分才能得到。如何在隨機(jī)環(huán)境下設(shè)計性能優(yōu)良的微分器來獲得視線角速率是一個值得探討的專題。估計目標(biāo)加速度所需的視線角加速度要利用一個二階微分器求得，導(dǎo)彈制導(dǎo)加速度在彈體坐標(biāo)系中的分量由彈上捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)提供，相對速度和終端時間根據(jù)驗(yàn)前信息確定。彈上計算機(jī)根據(jù)制導(dǎo)律和視線角速率求出導(dǎo)引指令，然后根據(jù)導(dǎo)引指令，利用軌道控制發(fā)動機(jī)完成軌道控制，達(dá)到命中目標(biāo)的目的。攔截器上，沿質(zhì)心四周，在橫軸和豎軸方向上

8、各安裝一組法向推力發(fā)動機(jī)，每組含兩個噴氣方向相反的軌控發(fā)動機(jī)(見圖2.2)。軌控發(fā)動機(jī)屬于熱氣噴射推力器，熱氣噴射的能量來源于化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的推力較大，總沖也較大。 圖2.2 軌控發(fā)動機(jī)安裝示意圖軌控發(fā)動機(jī)可以處于三種工作方式之下，即穩(wěn)態(tài)工作方式，梯形脈沖工作方式和三角形脈沖工作方式。發(fā)動機(jī)的上升時間和下降時間均為，最大推力為，最小沖量為推力上升到最大推力的50%時關(guān)機(jī)所形成的沖量。實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)律，需要軌控發(fā)動機(jī)輸出推力,，其中為當(dāng)前時刻導(dǎo)彈的質(zhì)量。設(shè)某個采樣周期內(nèi)根據(jù)制導(dǎo)律求得的某一軌控發(fā)動機(jī)的推力為F，在這個采樣周期內(nèi)F是一個常值。又設(shè)彈上計算機(jī)的計算延時可以忽略不計。下面，我們討論如何利用發(fā)

9、動機(jī)的三種工作方式實(shí)現(xiàn)推力F。2.3.2 軌控發(fā)動機(jī)的工作方式1. 全開工作方式在末制導(dǎo)初始階段，如果初始彈道參數(shù)不理想，某一段時間內(nèi)視線角速率就較大，制導(dǎo)律的輸出會達(dá)到甚至超過導(dǎo)彈的最大過載。在這種情況下，發(fā)動機(jī)處于全開工作方式，即發(fā)動機(jī)全開若干個采樣周期直到制導(dǎo)律的輸出小于導(dǎo)彈的最大過載為止。圖2.3 發(fā)動機(jī)全開工作方式由圖2.3可見，發(fā)動機(jī)的全開工作方式持續(xù)了n個采樣周期。在第一個采樣周期內(nèi)，發(fā)動機(jī)推力上升階段的沖量損失可忽略不計。到第n+1個采樣周期時，所需發(fā)動機(jī)推力已小于，在這個采樣周期內(nèi)需要發(fā)動機(jī)提供的沖量為。在第+1個采樣周期的啟始時刻，發(fā)動機(jī)處于全開狀態(tài)，因此只能通過控制它的關(guān)

10、閉時刻來獲得沖量。根據(jù)沖量等效原則, 有 由上式可求出 2梯形脈沖工作方式隨著所需控制量幅度的減小，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)入梯形脈沖工作方式(見圖2.4)。圖2.4 發(fā)動機(jī)梯形脈沖工作方式在一個時間長度為的采樣周期內(nèi)，通過控制發(fā)動機(jī)的啟動時刻和關(guān)閉時刻可以獲得與控制量相同的控制效果，為了使控制力在采樣周期內(nèi)均勻分布，令 經(jīng)整理得到 根據(jù)沖量等效原則，有 整理后得到 聯(lián)立求解式0和0，可得 當(dāng), 時，發(fā)動機(jī)輸出最大梯形脈沖，對應(yīng)的等效控制力為 當(dāng)時，發(fā)動機(jī)輸出最小梯形脈沖(事實(shí)上這時梯形脈沖已退化為最大三角形脈沖，對應(yīng)的等效控制力為 3三角形脈沖工作方式當(dāng)所需推力小于時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)入三角形脈沖工作方式(見圖2.

11、5)。它輸出的最小沖量為推力上升到最大推力的50時關(guān)機(jī)所形成的沖量。在三角形脈沖工作方式下，發(fā)動機(jī)推力上升斜率仍然為, 下降斜率仍然為。設(shè)發(fā)動機(jī)的啟動時刻為，為了使控制力在一個采樣周期內(nèi)均勻分布，令關(guān)閉時刻為, 根據(jù)沖量等效原則，有 由上式可求得 不難求出最小沖量對應(yīng)的等效控制力為 圖2.5 發(fā)動機(jī)三角形脈沖工作方式4軌控小推力的產(chǎn)生方法如果所需軌道控制力小于，那么可以令位于同一軸向上的兩臺推力方向相反的軌控發(fā)動機(jī)同時工作，其合成沖量可以產(chǎn)生等效控制力。例如，我們希望沿某一體軸方向產(chǎn)生正向推力，且小于。在這種情況下，我們可以令負(fù)向發(fā)動機(jī)在一個采樣周期內(nèi)均勻輸出最小沖量(其開機(jī)時刻為，關(guān)機(jī)時刻為

12、), 而同時調(diào)節(jié)正向發(fā)動機(jī)的輸出，利用合成沖量來產(chǎn)生小推力(見圖2.6)。圖2.6 小推力的產(chǎn)生方法令正向發(fā)動機(jī)的關(guān)機(jī)時刻為, 而其開機(jī)時刻為, 根據(jù)沖量等效原則, 由上式求得 實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)律，還要求姿態(tài)控制系統(tǒng)對KKV的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整, 令滾動角為零，俯仰角和偏航角分別跟蹤視線傾角和視線偏角。姿態(tài)控制器的設(shè)計問題將在第三章中討論。2.4 IASMG在空間攔截中的應(yīng)用2.4.1 空間攔截仿真參數(shù)設(shè)定仿真研究中，首先給出末制導(dǎo)初始時刻目標(biāo)在地心慣性坐標(biāo)系中的坐標(biāo)和導(dǎo)彈在地心慣性坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(慣性坐標(biāo)系的位置)，目標(biāo)的初始彈道參數(shù)(包括速率彈道傾角和彈道偏角)，導(dǎo)彈的初始彈道參數(shù)(包括速率彈道傾角和彈

13、道偏角)，導(dǎo)彈的初始姿態(tài)角和姿態(tài)角速率以及初始質(zhì)量等。然后應(yīng)用四階Runge-Kuta法求出彈道方程在當(dāng)前仿真時刻的數(shù)值解。由于要模擬軌控發(fā)動機(jī)和姿控發(fā)動機(jī)的工作特性，所以仿真周期要取得足夠小，當(dāng)相對距離時，取；當(dāng)時，??；當(dāng)時，??；當(dāng)時，取。仿真周期之所以隨相對距離變化，主要是為了既精確計算出終端脫靶量，又避免計算負(fù)擔(dān)過重。受目標(biāo)探測器數(shù)據(jù)輸出率的限制，彈上計算機(jī)的采樣周期則要遠(yuǎn)大于，例如取。目標(biāo)的機(jī)動加速度根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。導(dǎo)彈的制導(dǎo)加速度和由制導(dǎo)律來確定，每隔一個采樣周期更新一次。在每個仿真周期內(nèi)都求出和，然后求出目標(biāo)和導(dǎo)彈之間的相對距離。若在某個仿真周期內(nèi)求出的相對距離比前一時刻的大，則

14、把前一時刻的相對距離作為終端脫靶量，并結(jié)束本次仿真。設(shè)末制導(dǎo)初始時刻，目標(biāo)在地心慣性坐標(biāo)系中的位置為 ， ， 導(dǎo)彈在地心慣性坐標(biāo)系中的位置為, 其中、和均為滿足(0,1)分布的高斯白噪聲，而且彼此相互獨(dú)立。由于慣性坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在末制導(dǎo)初始時刻導(dǎo)彈的質(zhì)心，導(dǎo)彈在慣性坐標(biāo)系中的初始位置為 ， ， 那么，目標(biāo)在慣性坐標(biāo)系中的初始位置為 ， ， 目標(biāo)的初始彈道參數(shù)為 ， ， 導(dǎo)彈的初始速度為 彈道傾角和彈道偏角按下列公式計算 其中和為滿足(0,1)分布，彼此相互獨(dú)立的高斯白噪聲，而且它們獨(dú)立于。導(dǎo)彈的初始姿態(tài)角速率為 ， ， 初始姿態(tài)角為 其中、和為滿足(0,1)分布，彼此相互獨(dú)立的高斯白噪聲，而且

15、它們獨(dú)立于。關(guān)于目標(biāo)的飛行軌跡，主要有兩種情況。第一類情況是目標(biāo)(彈道導(dǎo)彈)僅受地球引力的作用，沿著預(yù)定的彈道飛行，而不作機(jī)動；第二類情況是，目標(biāo)具有逃避敵方攻擊的機(jī)動能力，它可以沿著飛行彈道的法向作常值機(jī)動。設(shè)視線角速率測量中含有高斯白噪聲，導(dǎo)引頭的測量盲區(qū)為300m，進(jìn)入盲區(qū)后, 導(dǎo)彈?？? 依靠慣性飛向目標(biāo)。IASMG中的第一項(xiàng)為比例導(dǎo)航項(xiàng)，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)比例導(dǎo)航系數(shù)應(yīng)選為N=35。取，則比例導(dǎo)航系數(shù)為。另外，取，。IASMG中的第二項(xiàng)為變結(jié)構(gòu)項(xiàng)，在目標(biāo)機(jī)動時，它會發(fā)揮重要作用。目標(biāo)機(jī)動過載越大，則系數(shù)應(yīng)取得越大。變結(jié)構(gòu)項(xiàng)中的參數(shù)是用來削弱抖動的，它的取值隨變化。根據(jù)目標(biāo)和導(dǎo)彈各自的過載

16、能力，把IASMG中的規(guī)則具體化為：在縱向平面內(nèi)IF ，THEN let ；(即目標(biāo)不機(jī)動或機(jī)動很小時，僅應(yīng)用比例導(dǎo)引)IF ，THEN let ；IF ，THEN let ；IF ，THEN let ；在側(cè)向平面內(nèi)IF ，THEN let ；IF ，THEN let ；IF ，THEN let ；IF ，THEN let ；其中和利用式0和0得到。IASMG的一個重要優(yōu)點(diǎn)是在各種情況下，即無論目標(biāo)是否作機(jī)動，機(jī)動程度如何，它都能保證導(dǎo)彈有很高的命中精度。比較IASMG和比例導(dǎo)引律(PN)的制導(dǎo)效果，就可以說明這一點(diǎn)。PN的表達(dá)式為 其中，。2.4.2 IASMG仿真結(jié)果 1. 目標(biāo)不作機(jī)動當(dāng)

17、，時，IASMG能夠判斷出目標(biāo)無機(jī)動，并且令和均為零。這時，IASMG就等價于PN。制導(dǎo)過程中，視線角速率的變化規(guī)律見圖2.7。導(dǎo)彈的脫靶量為0.007m。值得指出的是圖2.7中用視線角速率的真實(shí)值繪出，而并不是用導(dǎo)引頭的測量值(含測量噪聲)繪出。圖2.7表明，視線角速率并沒有圍繞零抖動，圖中出現(xiàn)的不平滑現(xiàn)象是導(dǎo)引頭的測量噪聲間接造成的，因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)制導(dǎo)律時，應(yīng)用的是視線角速率的測量值。 圖2.7 視線角速率變化規(guī)律(，) (a) 變化規(guī)律；(b) 變化規(guī)律。2. 目標(biāo)在縱向平面內(nèi)作最大機(jī)動設(shè)末制導(dǎo)進(jìn)行到第2秒()時, 目標(biāo)在縱向平面, 即它的軌道面內(nèi)以或作最大機(jī)動，而且機(jī)動持續(xù)到末制導(dǎo)結(jié)束。這

18、時，在視線坐標(biāo)系的軸方向上必然存在較大的目標(biāo)加速度分量。IASMG利用解析重構(gòu)法估計出這一分量，然后選取一個恰當(dāng)?shù)膮?shù)來加以應(yīng)對。在的情況下，導(dǎo)彈的脫靶量為0.019m；在的情況下，導(dǎo)彈的脫靶量為0.026m。以為例，視線角速率變化規(guī)律如圖2.8所示，圖中沒有出現(xiàn)圍繞零的抖動。在同樣的條件下，若選取PN為制導(dǎo)律，那么導(dǎo)彈的脫靶量分別為3.67m和5.23m。在的情況下, 視線角速率的變化規(guī)律見圖2.8。圖中，由于目標(biāo)作縱向機(jī)動，PN下的視線傾角角速率明顯發(fā)散，因此導(dǎo)彈脫靶量大。 圖2.8 視線角速率變化規(guī)律(,)(a) 變化規(guī)律；(b) 變化規(guī)律。3. 目標(biāo)在側(cè)向平面內(nèi)作最大機(jī)動即目標(biāo)以或向軌

19、道面外作最大機(jī)動, 。這時，在視線坐標(biāo)系的軸方向上存在較大的目標(biāo)加速度分量，IASMG同樣可以利用解析重構(gòu)法把它估計出來，然后選取一個恰當(dāng)?shù)膮?shù)來加以應(yīng)對。在的情況下，導(dǎo)彈的脫靶量為0.008m；在的情況下，導(dǎo)彈的脫靶量為0.0118m。以為例，視線角速率的變化規(guī)律如圖2.9所示，圖中沒有出現(xiàn)圍繞零的抖動。在同樣的條件下，若選取PN為制導(dǎo)律，那么導(dǎo)彈的脫靶量分別高達(dá)26.9038m和12.6076m。以為例, 視線角速率的變化規(guī)律也繪于圖2.9中。由于目標(biāo)側(cè)向機(jī)動的影響，PN下的視線偏角角速率很快發(fā)散，所以導(dǎo)彈脫靶量很大。 圖2.9 視線角速率變化規(guī)律(，)(a) 變化規(guī)律；(b) 變化規(guī)律。

20、4. 目標(biāo)在縱向和側(cè)向平面內(nèi)同時作最大機(jī)動機(jī)動開始時刻。這又可以分為四種情況。第一種情況是, 目標(biāo)以和在兩個平面內(nèi)同時作最大機(jī)動; 第二種情況是, 目標(biāo)以和作最大機(jī)動；第三種情況是, 目標(biāo)以和作最大機(jī)動；第四種情況是, 目標(biāo)以和作最大機(jī)動。IASMG可以利用解析重構(gòu)法同時估計出和，然后選取恰當(dāng)?shù)膮?shù)和來加以應(yīng)對。四種情況下，導(dǎo)彈的脫靶量分別為0.028m、0.042m、0.021m和0.032m。以第一種情況為例，視線角速率的變化規(guī)律如圖2.10所示。圖中也沒有出現(xiàn)圍繞零的抖動 圖2.10 視線角速率變化規(guī)律(，)(a) 變化規(guī)律；(b) 變化規(guī)律。在同樣的條件下，若選取PN為制導(dǎo)律，那么上述

21、四種情況下，導(dǎo)彈的脫靶量分別為21.66m、11.44m、7.755m和21.41m。以第一種情況為例，視線角速率過早發(fā)散，見圖2.10。上述仿真結(jié)果表明，在目標(biāo)機(jī)動時，IASMG明顯優(yōu)于PN。為了便于查閱，我們把各種情況下IASMG和PN的脫靶量列于表2.1和2.2中。表2.1 目標(biāo)不機(jī)動或作單向最大機(jī)動時導(dǎo)彈的脫靶量, 機(jī)動方式制導(dǎo)律目標(biāo)不機(jī)動目標(biāo)縱向機(jī)動目標(biāo)側(cè)向機(jī)動 IASMG脫靶量,m0.00070.01960.02580.0080.0118PN 脫靶量,m0.01553.66585.233926.903812.6076表2.2 目標(biāo)作雙向最大機(jī)動時導(dǎo)彈的脫靶量, 機(jī)動方式制導(dǎo)律目標(biāo)雙

22、向機(jī)動 IASMG脫靶量,m0.02780.04190.02110.0322PN 脫靶量,m21.659311.44297.755421.40912.4.3 仿真結(jié)果分析1目標(biāo)機(jī)動時間對IASMG制導(dǎo)效果的影響下面，我們研究目標(biāo)機(jī)動時刻對制導(dǎo)效果的影響。假設(shè)目標(biāo)以和進(jìn)行機(jī)動，前面已經(jīng)求得，若機(jī)動從第二秒開始，則脫靶量為0.028m；如果機(jī)動從第四秒開始，則脫靶量為0.015m.。而如果機(jī)動從第一秒開始，則脫靶量為0.035m。可見，目標(biāo)開始機(jī)動的時刻越早，則導(dǎo)彈的脫靶量越大。2目標(biāo)作中小機(jī)動時IASMG的制導(dǎo)效果假設(shè)目標(biāo)以和從第二秒開始作中等程度機(jī)動, 那么導(dǎo)彈的脫靶量為0.018m, 視線角

23、速率不抖動；目標(biāo)以和從第二秒開始作小機(jī)動時, 導(dǎo)彈的脫靶量為0.012m, 視線角速率也不會抖動?？梢奍ASMG能夠自主地適應(yīng)各種機(jī)動程度的目標(biāo)。3IASMG與ASMG的比較IASMG能夠根據(jù)目標(biāo)機(jī)動程度, 自主地調(diào)整變結(jié)構(gòu)項(xiàng)的強(qiáng)度(和的大小), 而ASMG則不具備這樣的能力。在ASMG中，變結(jié)構(gòu)項(xiàng)的強(qiáng)度是固定的，為了應(yīng)付最大程度的目標(biāo)機(jī)動, 和必須取得足夠大。當(dāng)目標(biāo)不作機(jī)動或機(jī)動程度較小時, 變結(jié)構(gòu)項(xiàng)容易造成視線角速率抖動(實(shí)際上是導(dǎo)彈的抖動)，抖動過大可能會影響彈上機(jī)構(gòu)的正常工作，另一方面也使脫靶量增加。以目標(biāo)不機(jī)動為例，設(shè)在ASMG中，和均為10，那么，ASMG的脫靶量為0.013m，而

24、在同樣的情況下，IASMG的脫靶量只有0.007m。ASMG下視線角速率的變化過程如圖2.11所示，圖中視線角速率明顯地發(fā)生了抖動。 圖2.11 ASMG下的視線角速率變化規(guī)律(, )(a) 變化規(guī)律；(b) 變化規(guī)律。2.5 模糊自適應(yīng)滑模制導(dǎo)律將模糊控制技術(shù)引進(jìn)到自適應(yīng)滑模制導(dǎo)律中可以得到一種模糊自適應(yīng)滑模制導(dǎo)律(FASMG)4,5。由于目標(biāo)法向加速度難以估計準(zhǔn)確，我們考慮將這一估計值模糊化，然后引入模糊控制中的方法確定變結(jié)構(gòu)項(xiàng)的強(qiáng)度，從而增強(qiáng)制導(dǎo)律對目標(biāo)法向加速度估計誤差的魯棒性。第一步：用解析重構(gòu)法求得 和的近似估計值 第二步：把和乘上量化因子, 得到模糊化輸入變量和, 它們的模糊子集

25、均定義為0 1 2 3 4 5 6。定義語言輸入變量為()=ZO VS SM ME LA, 其中ZO代表零, VS代表非常小, SM代表小, ME代表中，LA代表大。根據(jù)表2.3所示的()對語言變量的最大隸屬度, 得到()的語言值。表2.3 ()的隸屬度 ()()0123456LA0000.10.40.71.0ME000.20.91.00.80.2SM00.51.00.80.200VS1.00.80.20000ZO1.00.60.10 0 00第三步：采用如下模糊規(guī)則在縱向平面內(nèi)： : IF is ZO, THEN is ZO. : IF is VS, THEN is ZO. : IF is

26、SM, THEN is SM. : IF is ME, THEN is ME. : IF is LA, THEN is LA.在側(cè)向平面內(nèi)： : IF is ZO, THEN is ZO. : IF is VS, THEN is ZO. : IF is SM, THEN is SM. : IF is ME, THEN is ME. : IF is LA, THEN is LA.在上述規(guī)則中, 和是兩個語言輸出變量, 它們的定義域是ZO SM ME LA。定義兩個模糊量化變量和，它們的模糊子集為0 1 2 3 4 5 6 7。 ()對語言元素的隸屬度如表2.4所示。第四步：用平均加權(quán)法把模糊量化

27、變量和轉(zhuǎn)化為精確量和 ，把和代入ASMG的表達(dá)式實(shí)現(xiàn)FASMG。表2.4 ()的隸屬度 ()()01234567LA00000.10.40.81.0ME000.20.71.00.70.20SM0.41.00.80.40.10 00ZO1.000 0 0000在2.4中給定的仿真條件下，應(yīng)用FASMG攔截非機(jī)動目標(biāo)時, 視線角速率的變化規(guī)律如圖2.12所示，終端脫靶量只有0.0036m。圖2.12中的視線角速率曲線快速到達(dá)零，不平滑的軌跡反映出模糊控制的非線性特性，制導(dǎo)過程中無抖動發(fā)生。用FASMG攔截，的機(jī)動目標(biāo)。制導(dǎo)開始2 sec后，目標(biāo)實(shí)施機(jī)動且持續(xù)到末制導(dǎo)結(jié)束。這時，終端脫靶量也只有0.004m，視線角速率變化規(guī)律如圖2.13所示。在圖2.13中, 整個制導(dǎo)過程中視線角速率并沒有到達(dá)零，而是穩(wěn)定在零附近較小的鄰域內(nèi)，所以制導(dǎo)精度仍然很高，而且不會發(fā)生抖動。 圖2.