[发明专利]一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略

权利要求书

1.一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一、针对固体直接力装置延时响应特性以及各喷管推力差异，以姿态角偏差和角速率为控制量来满足控制系统快速性以及鲁棒性要求，以微分项作为超前校正来补偿响应延时；

步骤二、由于固体直接力装置推力大小不可调不连续，采用脉宽调制技术对固体直接力装置进行控制，以动量等价原理实现连续控制量离散化；

步骤三、根据固体直接力喷管开关机构限制条件，为了保证姿控发动机正常工作，喷管开关指令需要保持一定时间，采用喷管指令保持的方法代替通道指令保持，在保证直接力装置正常工作的情况下，提高了控制系统性能；

步骤四、根据固体直接力装置喷管布置方案，设计直接力装置喷管开启策略，采用根据各通道控制误差动态分配喷管开关指令；

步骤五、根据角速度振动频率以及姿态控制精度要求，将固体直接力装置开关状态归一化处理后等效角加速度指令反馈回控制回路，以此提高控制器的控制性能。

2.如权利要求1所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，所述步骤一中，设计固体直接力装置主控制器：根据飞行包线、任务需求以及固体直接力装置控制能力选择姿态角偏差和姿态角速率偏差为控制量以满足控制系统快速性以及鲁棒性要求，以其中微分项作为超前校正补偿响应延时。

3.如权利要求2所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，所述步骤二中，连续控制量离散化：为避免喷管的高频切换，减少喷管的开关次数，引入不灵敏区、滞环等方法，采用脉宽调制技术对发动机进行控制，以动量等价原理实现连续控制量离散化。

4.如权利要求3所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，所述步骤三中，开关动态分配：根据固体直接力装置喷管布置方法，分析俯仰、偏航以及滚转通道中所能使用的喷管并设计相应通道的启控切换阈值；为避免通道之间抢占控制资源，设计喷管开关动态分配方案，设置控制优先级；根据步骤一、二中计算出的控制指令大小判断优先控制通道，再依据设计规则进行控制。

5.如权利要求4所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，所述步骤四中，根据固体直接力装置工作条件限制，确定喷管控制指令保持时间，以及喷管开启数量；为了提高姿态稳定控制系统性能采用喷管指令保持，对每一个喷管指令进行单独计时；当喷管控制指令超过保持时间、切换后喷管开启数量满足要求时，对喷管指令进行切换。

6.如权利要求5所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，所述步骤五中，当固体装置力装置能对弹体姿态进行稳定控制时，装置所产生的控制力矩大于干扰力矩；为了进一步提高控制系统性能，将步骤四中得到的各喷管开关指令归一化处理后作为角加速度反馈回控制回路中。

7.如权利要求6所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，基于固体直接力装置的姿态稳定控制结构中，俯仰、偏航以及滚转通道姿态控制结构采用姿态角偏差+角速度控制，同时引入归一化处理后的喷管开关指令作为角加速度反馈改善控制系统性能。

8.如权利要求7所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，以俯仰通道为例，控制指令u_p为：

其中，u_p为俯仰通道姿态控制指令，为滤波处理后的俯仰角速度，y_{p_zk1}离散控制指令，Δθ为姿态角偏差，k_pz、k_sfz和k_zk为控制参数。

9.如权利要求8所述的一种适应大延时响应特性的固体直接力装置开关策略，其特征在于，为避免喷管的高频切换，减少喷管的开关次数，对俯仰通道控制指令u_p进行调制处理得到控制指令U_p：

其中，u_D为死区，h为滞环系数，为控制指令u_p微分。/