有限时间收敛滑模制导律在有约束制导系统中的应用

"滑模变结构有限时间收敛制导律 (2012年)"，作者：张运喜、孙明蹄、陈增强，南开大学自动化系。 本文主要研究的是在导弹制导领域中，如何应对末端存在入射角度约束的情况。作者提出了一种基于滑模变结构控制的有限时间收敛制导律。滑模控制是一种非线性控制策略，其核心在于通过设计一个滑动模态，使得系统状态能够在有限时间内快速收敛到预定的目标值，具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。 在这种制导律的设计中，目标是使制导系统的视线角速率（即导弹相对于目标的相对运动角度变化率）迅速接近零，同时保证弹道倾角最终达到期望的入射角度。视线角速率的快速收敛意味着导弹能更准确地对准目标，而弹道倾角的正确调整则确保了满足末端入射角度的约束。 为了分析这个制导律的性能，作者运用了非线性控制系统的有限时间稳定性理论。通过对系统的数学建模，他们得出了制导系统收敛时间的数学表达式，从而证明了制导系统能够在预定的时间内实现有限时间收敛。这表明，即使在存在不确定性和外部干扰的情况下，该制导律也能保证导弹的稳定跟踪性能。 最后，通过计算机仿真，作者验证了所提出的制导方法在实际应用中的有效性和鲁棒性。仿真结果表明，无论是在正常环境还是在有扰动的条件下，这种有限时间收敛的滑模制导律都能有效地引导导弹达到目标，且其性能优于传统的制导策略。 这项工作为导弹制导系统提供了一种新的解决方案，尤其对于那些具有特定入射角度要求的复杂任务，如打击地下设施或特定角度入射的反舰导弹等，具有重要的理论价值和工程实践意义。同时，它也为非线性控制系统理论的应用和发展提供了新的研究方向。