[发明专利]一种鲁棒最优意义下的惯导快速初始对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及惯性导航领域的初始对准技术，同时涉及鲁棒控制理论。

背景技术

初始对准是惯性导航领域的关键技术之一。初始对准是指惯导系统正式进入工作状态之前，要使平台坐标系与选定的导航坐标系相重合，为导航解算提供必须的初始条件，包括对准精度和对准时间两个重要指标，它对系统以后的工作性能产生直接影响。

由于部分状态变量的能观测性比较差，传统的初始对准方法对准时间比较长。而减小初始对准时间对提高武器系统响应的快速性具有极其重要的意义。

初始对准中常用Kalman滤波器对误差状态向量进行估计。但Kalman滤波器要求系统的模型准确、噪声统计特性已知并且满足相关性的假设条件。实际应用时，系统中却存在着对统计特性缺乏了解的外部干扰信号，而且系统模型本身存在一定范围内的摄动。

针对初始对准时间长、滤波系统的不确定性等问题，本发明将L₂有界不确定性鲁棒最优控制理论和H_∞滤波器引入惯导系统的初始对准过程，以一种新的思路和方法加以解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有鲁棒最优性能的惯导系统快速初始对准方法。

初始对准的实现过程如下：

a：根据惯导系统误差状态方程的数学模型

x·=Ax+B2vy=Cx+Dv]]>

选择辅助反馈控制向量u、确定辅助矩阵B₁。

确定maxmin指标：其中Q半正定；

b：利用L₂有界不确定性系统线性二次鲁棒最优控制的理论求取状态反馈解，确定状态反馈矩阵K₁；

c：在初始对准过程中，利用改进的H_∞滤波器实时递推计算惯导系统的误差状态向量；

d：H_∞滤波器得到的误差状态向量估计值与状态反馈矩阵K₁相乘，反馈回初始对准回路，形成闭环控制系统；

e：系统收敛后得到三个失准角φ_E、φ_N、φ_U。对于捷联惯导系统，修正捷联矩阵，完成了数学平台的初始对准。

根据该方法，步骤a中矩阵的选择必须满足以下条件：(A，B₁)能控或者能镇定，(A，C)能观，(A，Q)能观。

根据该方法，步骤b中需构造一个实对称矩阵P，使状态反馈矩阵

实对称矩阵P和选定的参数η需满足代数Riccati方程：

PA+A^TP+Q-P(B₁B₁^T-B₂η^-1B₂^T)P＝0。

其中参数η取值范围0＜η＜1。

实对称矩阵P和选定的参数η、矩阵U(η)需满足Lyapunov方程：

[A-(B₁B₁^T-B₂η^-1B₂^T)P]TU(η)+U(η)[A-(B₁B₁^T-B₂η^-1B₂^T)P]+[η^-1B₂^TP]^T[η^-1B₂^TP]＝0。

根据该实现方法，步骤c中对误差状态向量的估计采用改进的H_∞滤波算法。

惯导系统误差状态方程离散后