兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (11): 3841-3855.doi: 10.12382/bgxb.2023.1085
王伟1,2, 杨婧1,2, 南宇翔3, 李俊辉1,2, 王雨辰1,2,*()
收稿日期:
2023-11-03
上线日期:
2024-01-17
通讯作者:
基金资助:
WANG Wei1,2, YANG Jing1,2, NAN Yuxiang3, LI Junhui1,2, WANG Yuchen1,2,*()
Received:
2023-11-03
Online:
2024-01-17
摘要:
旋转弹在飞行过程中受多种干扰的影响,包括跨域飞行气动参数剧烈变化引起的模型不确定性以及飞行过程中受到的外部扰动。为了解决高动态飞行环境中双通道旋转弹的鲁棒控制问题,基于轨迹线性化控制方法,设计伪逆反馈控制器。采用径向基函数神经网络,设计自适应前馈补偿控制器,有效实现对模型不确定性的精确逼近。将神经网络逼近误差和外部扰动处理为总扰动,并基于固定时间稳定理论设计一种自适应扰动观测器,实现对总扰动的精确估计及补偿。通过Lyapunov理论,严格证明了闭环系统的最终一致有界性。通过数值仿真验证了所设计方法的有效性。
中图分类号:
王伟, 杨婧, 南宇翔, 李俊辉, 王雨辰. 基于自适应扰动观测器的旋转弹神经网络过载驾驶仪设计[J]. 兵工学报, 2024, 45(11): 3841-3855.
WANG Wei, YANG Jing, NAN Yuxiang, LI Junhui, WANG Yuchen. Design of a Neural Network Acceleration Autopilot for Spinning Projectile Based on Adaptive Disturbance Observer[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(11): 3841-3855.
观测器类别 | 观测器形式 | 参数取值 |
---|---|---|
FTDO | =v0-f1-b1u,v0=-λ2L1/3|z0-x|2/3sgn(z0-x)+z1 =v1,v1=-λ1L1/2|z1-v0|1/2sgn(z1-v0)+z2 =-λ0Lsgn(z2-v1) | zi(0),i=1,2 λ0=1.1,λ1=1.5,λ2=2 L=50 |
FxTESO | =f1+b1u+α1si (x1-z1)+β1si (x1-z1) =α2si (x1-z1)+β2si (x1-z1)+γsign(x1-z1) | zi(0)=0,i=1,2,α1=3,β1=15 α2=1.5,β2=7.5,o1=0.9,θ1=1.01 o2=2o1-1,θ2=2θ1-1,γ=50 |
AFxTSMDO | =z-x, =-f1-b1u-κ(sigp( )+sigq( ))+vd σ= +κ(sigp( )+sigq( )) =-κ(sigp(σ)+sigq(σ))-K(t)sgn(σ) (t)= | z(0)=0,vd(0)=0,κ=2,p=0.5 q=1.5,K(t)=0, =10,ε=0.1 |
表1 观测器参数
Table 1 Parameters of observer
观测器类别 | 观测器形式 | 参数取值 |
---|---|---|
FTDO | =v0-f1-b1u,v0=-λ2L1/3|z0-x|2/3sgn(z0-x)+z1 =v1,v1=-λ1L1/2|z1-v0|1/2sgn(z1-v0)+z2 =-λ0Lsgn(z2-v1) | zi(0),i=1,2 λ0=1.1,λ1=1.5,λ2=2 L=50 |
FxTESO | =f1+b1u+α1si (x1-z1)+β1si (x1-z1) =α2si (x1-z1)+β2si (x1-z1)+γsign(x1-z1) | zi(0)=0,i=1,2,α1=3,β1=15 α2=1.5,β2=7.5,o1=0.9,θ1=1.01 o2=2o1-1,θ2=2θ1-1,γ=50 |
AFxTSMDO | =z-x, =-f1-b1u-κ(sigp( )+sigq( ))+vd σ= +κ(sigp( )+sigq( )) =-κ(sigp(σ)+sigq(σ))-K(t)sgn(σ) (t)= | z(0)=0,vd(0)=0,κ=2,p=0.5 q=1.5,K(t)=0, =10,ε=0.1 |
参数 | 取值 | 参数 | 取值 |
---|---|---|---|
bL | 1.1240 | aG | 0.0791 |
bM | 7.667×10-4 | v/(m·s-1) | 1200 |
aL | 140.6137 | ks | 10 |
aM | -7.1831 | μs | 0.5 |
aω | 2.4018 | Ts/s | 0.016 |
aδ | -11.6520 | τ/s | 0.015 |
表2 气动参数
Table 2 Aerodynamic parameters of spinning projectile
参数 | 取值 | 参数 | 取值 |
---|---|---|---|
bL | 1.1240 | aG | 0.0791 |
bM | 7.667×10-4 | v/(m·s-1) | 1200 |
aL | 140.6137 | ks | 10 |
aM | -7.1831 | μs | 0.5 |
aω | 2.4018 | Ts/s | 0.016 |
aδ | -11.6520 | τ/s | 0.015 |
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