北京航空航天大学学报 ›› 2019, Vol. 45 ›› Issue (7): 1388-1397.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0654

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基于快速自适应超螺旋算法的制导律

刘畅1, 杨锁昌1, 汪连栋2, 张宽桥1   

  1. 1. 陆军工程大学石家庄校区 导弹工程系, 石家庄 050000;
    2. 电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室, 洛阳 471003
  • 收稿日期:2018-11-14 出版日期:2019-07-20 发布日期:2019-07-25
  • 通讯作者: 杨锁昌 E-mail:ysuochang@163.com
  • 作者简介:刘畅 男,博士研究生。主要研究方向:导弹制导;杨锁昌 男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:导弹制导。

Guidance law based on fast adaptive super-twisting algorithm

LIU Chang1, YANG Suochang1, WANG Liandong2, ZHANG Kuanqiao1   

  1. 1. Department of Missile Engineering, Army Engineering University Shijiazhuang Campus, Shijiazhuang 050000, China;
    2. State Key Laboratory of Complex Electromagnetics Environment Effects on Electronics and Information System, Luoyang 471003, China
  • Received:2018-11-14 Online:2019-07-20 Published:2019-07-25

摘要: 针对地空导弹攻击机动目标的制导律设计问题,提出了一种有限时间稳定的新型二阶滑模制导律。在弹目相对运动模型的基础上,将制导问题转化为一阶系统的控制问题。在超螺旋(ST)算法中引入线性项和一种新的参数自适应律,提出了一种快速自适应超螺旋(FAST)算法,该算法不需要已知系统不确定性的边界且收敛速度较快。利用类二次型Lyapunov函数证明了系统有限时间稳定性,给出了收敛时间估计公式。通过与自适应滑模制导律、ST制导律和光滑二阶滑模制导律的仿真对比,验证了所设计的制导律在保证制导精度的同时,能够在有限时间内提高滑模变量的收敛速度,并且避免了参数选择困难的问题。

关键词: 二阶滑模, 超螺旋(ST)算法, 制导律, 有限时间稳定, 自适应律

Abstract: A new second-order sliding-mode guidance law with finite time stability is proposed for the design of the guidance law of surface-to-air missile attacking maneuvering target. Based on the relative motion model of the missile and the target, guidance problem is transformed into control problem of first-order system. A fast adaptive super-twisting (FAST) algorithm is proposed by introducing linear terms and a new parameter adaptive law in super-twisting (ST), which improves convergence speed without the prior knowledge of upper bound parameters of uncertainties. A quadratic Lyapunov function is adopted to verify the stability of the system in finite time and compute the convergence time. A comparison with adaptive sliding mode guidance, ST guidance and smooth second-order sliding-mode guidance shows that the proposed method can improve the convergence speed of sliding variable and avoid the difficulty of choosing parameters, and can guarantee the guidance accuracy at the same time.

Key words: second-order sliding mode, super-twisting (ST) algorithm, guidance law, finite time stability, adaptive law

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