[an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]|
马嘉华(1999—), 男, 博士研究生。E-mail:jiahua9911@gmail.com |
收稿日期: 2025-03-06
网络出版日期: 2025-05-15
基金资助
国家自然科学基金(52275062)
国家自然科学基金区域联合基金(U24A20112)
江苏省优秀青年基金(BK20230096)
江苏省科技成果转化专项资金项目(BA2023039)
Control of Missile Hydraulic Erection System Based on Incremental Nonlinear Dynamic Inversion
Received date: 2025-03-06
Online published: 2025-05-15
针对导弹液压起竖系统非线性动力学建模困难, 且存在机械与液压动态不确定性的现实问题, 提出一种增量非线性动态逆控制方法。该方法弱化了对复杂液压非线性模型的依赖, 具备良好的鲁棒性, 且控制器设计简洁高效、结构清晰。首先建立阀控缸驱动下的系统动力学模型, 并通过反步法构造液压通道的虚拟控制律;随后利用一阶泰勒展开对液压非线性动态进行解耦, 设计增量非线性动态逆控制器跟踪虚拟控制律, 实现导弹起竖轨迹的精确控制。通过Lyapunov方法证明了对比仿真闭环系统的稳定性及所提控制器的有效性。
关键词: 增量非线性动态逆控制; 导弹液压起竖系统; 阀控缸系统; 液压非线性动态
马嘉华 , 王锦源 , 姚志凯 , 邓文翔 , 姚建勇 , 周正寿 , 周忠华 , 哈良 , 朱威霖 . 基于增量非线性动态逆的导弹液压起竖系统控制[J]. 弹箭与制导学报, 2025 , 45(2) : 193 -198 . DOI: 10.15892/j.cnki.djzdxb.2025.02.009
To address the practical challenges of nonlinear dynamic modeling in missile hydraulic erection systems, as well as the presence of mechanical and hydraulic dynamic uncertainties, this study proposes an incremental nonlinear dynamic inversion (INDI) control method. The proposed approach reduces the reliance on complex nonlinear hydraulic models, offers strong robustness, and enables a concise and efficient controller design with a clear structure. First, a dynamic model of the valve-controlled cylinder-driven system is established, and a virtual control law for the hydraulic channel is constructed using the backstepping method. Then, a first-order Taylor expansion is applied to decouple the nonlinear hydraulic dynamics, based on which an INDI controller is designed to track the virtual control law and achieve accurate missile erection trajectory tracking. The stability of the closed-loop system is proven using the Lyapunov theory. Comparative simulations provide further evidence supporting the effectiveness of the proposed controller.
| [1] |
王柏岚. 某型号火箭发射车起竖系统研究及工程实践[D]. 秦皇岛: 燕山大学, 2021.
|
| [2] |
耿少航, 李忠于, 邹玉蓉, 等. 导弹发射车起竖系统建模与仿真分析[J]. 火控雷达技术, 2024, 53(1):103-107.
|
| [3] |
朱勇强, 王鑫, 乐贵高. 运载火箭海上动平台起竖系统动力学建模与仿真[J]. 机床与液压, 2019, 47(20):104-108.
|
| [4] |
高俊, 梁全, 王忠伟, 等. 电液伺服双缸同步举升系统反步法控制研究[J]. 机电工程, 2024, 41(5):827-835.
|
| [5] |
陈轶珩, 曲浩然, 贾小雪, 等. 考虑电液伺服系统建模不确定性的一种自适应控制方法[J]. 工程与试验, 2024, 64(1):3-5.
|
| [6] |
王立新, 王赫, 赵丁选, 等. 基于摩擦补偿的电液位置伺服系统模型辅助自抗扰控制[J]. 液压与气动, 2024, 48(12):157-168.
|
| [7] |
|
| [8] |
臧万顺, 沈刚, 赵军, 等. 基于扩张滑模观测器的电液伺服系统鲁棒控制[J]. 浙江大学学报(工学版), 2024, 58(3):611-621.
|
| [9] |
周成宝, 侯艳茹, 刘珂, 等. 基于参数辨识的电液伺服非线性模型预测控制[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2024(8):90-94.
|
| [10] |
徐勇, 张智华, 龚旭, 等. 布谷鸟搜索耦合遗传算法的电液伺服系统模型预测控制设计[J]. 机床与液压, 2021, 49(19):100-104.
|
| [11] |
马栋, 高钦和, 刘志浩, 等. 基于LESO-LTV-MPC的起竖液压系统控制[J]. 兵器装备工程学报, 2024, 45(12):262-270.
|
| [12] |
孙春耕, 刘靖, 李骥鹏. 电液伺服系统的非线性积分滑模变结构控制[J]. 重庆理工大学学报(自然科学), 2024, 38(12):240-246.
|
| [13] |
赵岩. 基于模糊神经网络的起重机器人液压伺服系统控制研究[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2023.
|
| [14] |
高杰, 杨世凤, 高喆. 基于模糊PID的阀门电液伺服开度控制[J]. 天津科技大学学报, 2024, 39(2):65-70.
|
| [15] |
殷逢源. 基于强化学习的电液伺服系统位置控制[D]. 秦皇岛: 燕山大学, 2022.
|
| [16] |
|
| [17] |
柯贤峰, 肖世德. 基于粒子群优化的模糊PID阀控液压缸控制仿真[J]. 液压气动与密封, 2024, 44(11):61-66.
|
| [18] |
纪金豹, 黄飞, 张文鹏. 人工神经网络PID性能参数自整定方法[J]. 制造业自动化, 2024, 46(12):100-106.
|
| [19] |
邱浩东, 张训国, 范元勋. 基于反馈线性化滑模控制的电液位置同步伺服系统研究[J]. 机械制造与自动化, 2022, 51(6):185-189.
|
| [20] |
杨俊, 谭建平. 阀控非对称缸系统鲁棒反馈线性化控制[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2014, 42(2):106-110.
|
| [21] |
邹锦, 李一扬, 艾剑良. 基于动态逆的无人机自主着舰控制系统的设计与仿真[J]. 复旦学报(自然科学版), 2024, 63(6):667-674.
|
| [22] |
刘璟龙, 时军委, 胡雪平, 等. 基于非线性动态逆的主动电驱式对接机构位姿跟踪方法[J]. 航空学报, 2024, 45(S1):313-323.
|
| [23] |
姚建勇, 焦宗夏, 黄澄. 基于动态逆模型的电液位置伺服系统复合控制[J]. 机械工程学报, 2011, 47(10):145-151.
|
| [24] |
韩吴汉. 飞翼飞行器的增量非线性动态逆控制研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2020.
|
/
| 〈 |
|
〉 |