基于非光滑系统理论的高超声速目标拦截制导控制研究

项目名称： 基于非光滑系统理论的高超声速目标拦截制导控制研究

项目编号： No.61203191

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化学科

项目作者： 霍鑫

作者单位： 哈尔滨工业大学

项目金额： 22万元

中文摘要： 为了实现对临近空间高超声速目标的拦截，要求拦截器引入直接侧向力控制，直接侧向发动机只能工作在离散方式下，且推力大小受限。针对末制导系统的有限时间特点及直接侧向力的非连续特性，本项目研究基于非光滑系统理论的高超声速目标拦截有限时间制导控制问题。首先，对拦截器执行机构典型物理特性进行分析，建立高超声速目标拦截混杂不确定模型，进而得到非光滑制导控制问题的数学描述；其次，结合非光滑控制Lyapunov函数和非光滑分析理论，研究混杂不确定系统的有限时间控制方法；然后，基于有限时间稳定和非光滑系统稳定理论，对混杂不确定系统的稳定性进行分析；最后，基于上述研究成果，完成高超声速目标拦截有限时间制导控制系统设计。本研究不仅在理论上能够完善混杂系统中的非光滑系统理论，而且还能为非光滑分析和综合方法在飞行器制导控制中的应用奠定理论基础，因此，具有重要的理论意义和实际应用价值。

中文关键词： 混杂系统；复合控制；滑模控制；非光滑分析；稳定性分析

英文摘要： In order to improve the maneuvering capability and guidance accuray for hypersonic interceptor in near space, a blending strategy with lateral jets and aerodynamic control fins is introduced. The lateral jet works in a discrete-time operating mode and its output is limited in energy. Considering the finite-time characteristic of terminal guidance system and the discontinuous feature of lateral jet, the finite-time guidance and control problem is studied for hypersonic interception based on nonsmooth dynamic system theory. First, the nonsmooth hybrid uncertain mathematical model is established according to the physical characteristics analysis of actuating mechanism used by the interceptor, and further, the formulation of nonsmooth guidance and control problem is derived. Sencond, finite-time control design approach is proposed for nonsmooth hybrid uncertain system, utilizing nonsmooth control Lyapunov function and nonsmooth analysis. Furthurmore, stability of the colsed-loop hybrid uncertain system is discussed with finite-time stability conception and nonsmooth stability theory. Finally, the obtained results are applied to the blending control design of finite-time guidance and control problem for hypersonic interception in nonsmooth system frame. It is worth pointing out that, the work developped in this proj

英文关键词： Hybrid Systems；Blended Control；Sliding Mode Control；Nonsmooth Analysis；Stability Analysis