[发明专利]一种导弹PID控制器参数自适应调节的方法

权利要求书

1.一种导弹PID控制器参数自适应调节的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、根据导弹传感器的具体情况，设计导弹三通道PID控制器，从而确定导弹控制器形式，明确需要调节的控制器参数；

S2、根据实际任务需求设计导弹程序飞行阶段弹道，并选取具有代表性的弹道点作为特征点，经简单调试得到各特征点处能够使系统稳定的PID控制器参数，并通过插值得到PID控制器参数在整个弹道上的初始值；

S3、根据实际控制器需求，建立适用于迭代学习控制系统设计的数学模型；

S4、利用迭代学习控制技术、自适应控制技术和反演控制技术设计PID控制器参数自适应迭代学习控制系统，得到迭代学习控制器和自适应迭代学习律的具体表达式；

S5、利用基于Lyapunov-like函数的稳定性理论证明所设计PID控制器参数自适应迭代学习控制系统的稳定性；

S6、以六自由度非线性导弹模型为仿真试验对象，以第二步得到的控制器参数为初始值，利用步骤S4得到的自适应迭代学习控制器和自适应迭代学习律对PID控制器参数进行迭代学习，直至获得满足控制要求的PID控制器参数。

2.如权利要求1所述的导弹PID控制器参数自适应调节的方法，其特征在于，所述步骤S1更具体为：

俯仰通道采取攻角PID控制，选择k_p1、k_d1和k_i1分别为俯仰通道PID控制器的比例、微分和积分参数；

偏航通道采取侧滑角进行转弯，选择k_p2、k_d2和k_i2分别为偏航通道PID控制器的比例、微分和积分参数；

滚转通道通过角速度反馈进行稳定。

3.如权利要求1所述的导弹PID控制器参数自适应调节的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述具有代表性的弹道点作为特征点的选取方法为：通过虚拟目标比例导引技术对程序飞行弹道进行设计，给出指令生成算法，并根据弹道特点选取特征点。

4.如权利要求1所述的导弹PID控制器参数自适应调节的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述适用于自适应迭代学习控制系统设计的数学模型为：

式中，α为攻角；ω_z为俯仰角速度；θ为速度倾角；m为质量；V为速度；P为导弹推力；δ_z为俯仰舵偏角；为具有时变特性的导弹气动参数；J_z为导弹转动惯量；n_y为导弹 在速度坐标系内的纵向过载。

5.如权利要求1所述的导弹PID控制器参数自适应调节的方法，其特征在于，在步骤S4中，所设计的迭代学习控制器为：

式中：α_1,k(t)为所设计的虚拟控制量，u_k(t)为系统实际控制量；e_1.k(t),e_2,k(t)为系统误差状态量；为第k次迭代时的PID控制器参数的估计值，它们分别是对最优控制器参数 的估计；k₁为所设计的控制器参数。

6.如权利要求1所述的导弹PID控制器参数自适应调节的方法，其特征在于，在步骤S4中，所设计的PID控制器参数自适应迭代学习律为：

式中：分别为第k+1次和第k次迭代时对最优控制器参数的估计值；e_1.k(t),e_2,k(t)为系统误差状态量；为控制器参数估计 值的初始值，k_p0(t),k_i0(t),k_d0(t)表示其初始值对应的具体函数；β₁,β₂,β₃＞0为设计自适应参数，t代表时间，T表示仿真的最大时间，τ表示0到t之间积分过程中的时间。

7.如权利要求1所述的导弹PID控制器参数自适应调节的方法，其特征在于，在步骤S5中，所做的基于Lyapunov-like函数的稳定性理论证明得到稳定性结论为：

(1)系统所有的信号均有界，且对任意的t∈[0,T]和任意的迭代次数k∈Z⁺，系统误差状态量e_i,k(t)∈L_∞e,i＝1,2，PID控制器参数估计误差控制量u_k(t)∈L_∞e，其中L_∞e、L_2e为L_pe-范数在p＝∞和p＝2时对应的范数；

(2)系统的状态量满足i＝1,2，PID控制器参数满足其中为第k+1次与第k次迭代时对控制器参数的估计值之差。