关于导弹控制系统优化探讨

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　　摘  要：作为控制系统的重要组成部分，导弹控制系统的性能优化是极为重要的。本文详细介绍了经典控制方法在导弹控制系统中的局限性，从而引出了现代控制方法，分别为滑模变结构控制、鲁棒控制、反馈线性化控制、反演控制，最后得出结论——复合控制法解决了难题。
　　关键词：控制系统;性能优化;经典控制法;现代控制法
　　1、前言
　　通常情况下来看，导弹控制系统的控制特性并不是一直处于稳定的状态的，这样的特性我们称之为动态性，在这样的情况下，导弹控制系统需要实现进一步的优化，从而提升它的稳定性。但是就目前的情况来说，传统的导弹控制系统的优化方法有一定的短板，它只适用于部分中小规模、且函数性态相对来说并不复杂的导弹控制系统的优化，对很大一部分导弹来说还是不适用的。目前的导弹系统作为一个大型综合系统，它包含多个领域，例如几何外形分析、隐身分析、气动分析以及结构设计等，多且繁杂，因此它目前所使用的经典的优化设计方案已不能满足其需求，对其起到作用。对大规模的导弹系统的优化设计进行有效且合理解决的方法，被称为综合优化设计方法，它涵盖了多个学科的知识，在其对控制系统的优化设计的过程中，主要是对分布式计算机网络的有效利用，对多个领域的知识进行综合处理，最终得到所需的控制系统的优化设计方法，最后在综合利用到优化设计所需的全部过程中，从而实现对多个领域知识的充分利用，与此同时还进一步促使各个系统之间的相互作用，再产生协同效应，以实现最终目的，即导弹控制系统的优化设计。
　　2、导弹控制系统的组成部分
　　综合控制电路、惯性组件以及舵系统三个部分共同组成了导弹控制系统。它主要是通过对导弹舵面实行有效操纵，从而实现对其整个飞行轨迹的控制。在这个过程中，惯性组件用于测量导弹弹体的姿态角信号、角加速度信号以及线加速度信号。综合控制电路用于实现对传感器的信号传递、PID控制以及工作阶段的切换功能等。对于一些使用不具备反馈回路的开环舵系统来说，它的功能则是控制舵面的偏转运动。
　　3、经典控制方法在导弹控制系统中的应用及局限性
　　各种各样的不确定性伴随了导弹飞行的整个过程，为提升其稳定性，可以通过对测量组件的添加来实现对下一步的飞行路径进行有效的预测。但是在对确定的线性化模型进行设计时候，优化的设计方法主要是利用稳定裕度法来实现对不确定问题的预测，如果使用这种方法来对控制系统进行优化设计，那就要求了同时具备动态性和干扰性，但无法解决的是这种方法所设计出的控制系统对动态的品质存在一定影响。所以，往往采用折中的设计手法来保证系统具备一定程度的稳定裕度。
　　为提高系统的稳定性同时降低系统的干扰性，使用稳定裕度来进行设计，这时候局限性就体现出来了，作为采用经典控制方法设计的控制系统，它常常会因为较差的鲁棒性，从而难以满足其基本需求。
　　对于较为复杂的非线性控制系统来说，对单纯地泰勒系数已无法满足其需求，于是需要有针对性地来采取非线性控制方法。面对各种各样的复杂环境变化，对导弹控制系统优化设计方法的必要性也越来越值得我们重视。
　　4、现代控制方法
　　区别于经典控制方法的是，现代控制方法能够在导弹的干扰性和控制性方面做到有效控制，这主要是通过对各种各样的动态信息的及时追踪以及对抑制参数的有效把控来实现的，这也是现代控制方法的优胜之处。在这样的性能优势下，现代控制方法实现了大范围的推广和应用，在对传统的导弹控制系统进行优化的同时还优化设计技术的快速发展与进步。下面介绍几种具有代表性的现代控制方法：
　　（1）滑模变结构控制
　　集系统结构简单、系统反应快和超调量小等优点于一身的滑模变结构控制方法常用于非线性路径，它还具备一定的抗干扰性以及稳定性，因此在目前的控制系统优化设计领域中滑模变结构控制方法逐渐被采用。它主要是针对经典控制法中导弹在其飞行过程中尊在的不确定性，对其实现有效控制，从结果上来说，滑模变结构的优化设计充分发挥其优势，使结构变得更加简单清晰，更好控制;从性能上来，滑模变结构还能提高其对外界干扰存在的鲁棒性。这就在导弹控制系统的不确定性上面起到了很好的规避作用，与此同时还能排除外界干扰，换句话说，滑模变结构在一定程度上提升了飛行过程中排除干扰的能力和增强了导弹的定位的准确性，保证了导弹更加高效的服务。
　　（2）鲁棒控制
　　鲁棒控制方法能够有效地提高控制系统的精确性。主要工作原理是根据动态路径的变化来确定下一个阶段的系统设置参数，也就是说参数的动态设置对提高控制系统的动态稳定性有一点的效果。而由于动态性和鲁棒性很难做到同时实现，于是鲁棒控制以降低动态性的方式来提高其强鲁棒性。总而言之，鲁棒控制在其设计方面还是不够完美，存在一定的缺陷。随着科技的飞速进步与发展，鲁棒控制的方法也在相关技术人员的研究下不断进行优化设计，其动态性在一定程度上得到了极有效地提升，因此其系统的控制方面也做得越来越好。
　　（3）反馈线性化控制
　　顾名思义，反馈线性化控制即利用全状态反馈抵消原系统的非线性特性，从而得到伪线性系统，再用伪线性理论来对系统进行综合。该方法分为非线性动态逆方法和微分几何方法。
　　（4）反演控制
　　分解复杂的非线性系统为若干个子系统，设计子系统的中间虚拟控制量和李亚普诺夫函数，最后再集成，从而实现对系统控制率的设计。该方法的关键点在于虚拟控制输入，从而找到李亚普诺夫函数，最终能够推出能使整个系统处于稳定闭环状态的控制率。
　　5、结论
　　随着科技与经济的飞速发展，飞行要求也在不断提升，导弹控制系统越来越受到重视，随之对控制系统性能优化的技术要求也越来越高。就目前的情况来说，经典控制方法是基本不能满足导弹的飞行需求的，人们把期望寄予了现代控制方法，然而现代控制方法相比较经典控制方法来说虽然有很大进步，但某些方面还是存在一定缺陷，最终复合控制方法解决了我们的困扰，它既能在一定程度上满足现代飞行的需求，同时也为导弹控制系统的优化指出一条全新的道路，在导弹控制系统的优化方面，还有很长的路要走。
　　参考文献
　　[1]  张鹏飞，王宇，龙兴武，等，加速度计温度补偿模型的研究[J].传感技术学报，2017.
　　[2]  赖鹏，危志英，菜善军，等，导弹用捷联惯导系统加速度计偏误差校准方案研究[J].战术导弹控制技术，2014.
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