導彈姿態控制系統又稱為自動駕駛儀，由敏感裝置、計算裝置和執行機構組成，其功用是保證導彈能穩定地飛行。本文是一篇機械工程師雜志社投稿的論文范文，主要論述了導彈控制系統優化研究。

　　摘 要:導彈控制系統作為導彈系統的重要組成部分，對于導彈的正常工作有重要的意義，目前經典控制方法和現代控制方法在導彈控制系統中的應用都存在一定的局限性，因此，本文通過對經典和現代控制方法在導彈控制系統設計中的應用進行全面比較分析，進一步提出對導彈控制系統的優化方法，為導彈控制系統的性能穩定、準確定位等都提供了更有效保證。

　　【關鍵詞】導彈控制系統,優化技術

　　1 引言

　　通常導彈控制系統的控制性不是很穩定，往往將這樣的特性稱為動態性，基于這樣的現狀下，導彈控制系統需要進一步進行優化研究，以提升其穩定性。然而，傳統的導彈系統的優化控制方法，并不適用于所有的導彈，而只是適用于中小規模、函數性態相對簡單的導彈控制系統的優化。目前導彈系統是一個包含多個領域的大型綜合系統，包括幾何外形分析、氣動分析、隱身分析和結構設計等，目前所使用的經典優化設計方法并不能對其起到作用。綜合優化設計方法是集合了多個學科的知識，對大規模的導彈系統的優化設計進行有效解決的方法，它在控制系統的優化設計的實施過程中，主要通過對分布式計算機網絡的有效利用，將多個領域的知識進行綜合處理，最終得到控制系統的優化設計方法，綜合應用到優化設計的全部過程中，實現對多個領域的知識的充分利用的同時，也進一步促使了系統之間的相互作用所產生的協同效應，實現導彈控制系統的優化設計。

　　2 導彈控制系統的組成

　　導彈控制系統主要由綜合控制電路、舵系統和慣性組件組成。控制系統主要通過對導彈舵面的有效操縱來實現對導彈的整個飛行軌跡的控制。其中：慣性組件包括三只框架式自由角陀螺儀、兩只線加速度計和三只液環式角加速度計，分別用于測量導彈彈體的姿態角信號、線加速度信號和角加速度信號。

　　綜合控制電路由數字電路和各種特定功能的模擬電路組成，包括固態繼電器、運算放大電路、跟蹤記憶電路、歸零裝置、功率驅動模塊、變結構控制電路等，用于實現傳感器信號的傳遞、變換、運算、放大、阻尼矯正、PID控制和導彈控制系統工作狀態、工作階段的切換等功能。舵系統由功率驅動模塊、舵機、傳動機構、舵面和舵反饋信號電路組成。某些導彈使用不具有反饋回路的開環舵系統，其功能是根據舵控信號開環控制舵面偏轉運動。

　　3 經典控制方法在導彈控制系統中應用及其局限性

　　(1)導彈在飛行過程中存在各種不確定性。為提升導彈飛行過程中的穩定性，可以通過添加測量組件，并進一步用其對下一步的飛行路徑進行有效預測。然而經典方法對確定的線性化模型進行設計時，優化的設計方法主要是通過利用穩定裕度法對不確定性問題進行預測。按照這種方法進行優化設計的控制系統，不但要具有動態性，同時還需要具備抗干擾性，然而這種方法設計的控制系統最終對于動態的品質有一定的影響。因此，為確保系統具有一定的穩定裕度，往往采取折中的設計手法。

　　(2)利用穩定裕度進行設計的基本目標是提升系統的穩定性和降低其干擾性，采用經典控制方法設計的控制系統往往會因為系統的魯棒性較差而難以滿足基本需求。

　　(3)在于對象本質的非線性。針對比較繁瑣的非線性控制系統，往往不只是單純地對泰勒級數的應用來對系統進行優化設計，往往也得有針對性地采取非線性控制方法。因此，面對越來越復雜的環境的變化，對導彈控制系統優化設計方法研究變得越來越有必要。

　　4 現代控制方法在導彈控制系統設計中的應用

　　不同于經典控制方法，現代控制方法主要通過對抑制參數的把控及對各種動態信息的及時追蹤，使得對導彈的動態性、干擾性能夠進行有效控制。這也是現代控制法所優于傳統控制法的方面，基于這樣的性能優勢，現代控制方法得到了大范圍地推廣與應用，不僅優化了傳統的導彈控制系統，同時還進一步促進了導彈控制系統優化設計技術的快速發展。比較有代表性的現代控制方法主要有以下幾個方面：

　　4.1 滑模變結構控制

　　滑模變結構控制是一種用于非線性路徑的系統控制方法，該系統反應快、超調量小、系統結構簡單，且具有穩定性和抗干擾性等優勢，因此該系統逐步在目前的飛行控制系統優化設計領域中開始被逐步采用。將主要針對經典控制法下導彈飛行過程中所存在的不確定性進行有效控制，一方面在結果方面，對導彈進行滑模變結構的優化設計，使得結構變得更加簡單，便于控制，另一方面，在性能方面，該結構在一定程度上也提升其對外界干擾的魯棒性。這是一種針對導彈控制系統所存在的不確定性進行有效地規避，同時排除外界干擾的一種有效結構，因此，在一定程度上將會增強導彈的定位準確性以及提升其排除干擾的能力，為導彈的高效服務提供了更好的結構。

　　4.2 魯棒控制

　　魯棒控制是提高控制系統精確性的重要控制方法。其主要的原理是針對動態路徑的變化，進一步確定系統在下一個階段的設置參數，因此其參數的動態設置，可以提高控制系統的動態穩定性。由于控制系統的魯棒性和動態性能很難同時實現，魯棒控制以降低系統動態性能來提升系統的強魯棒性，總體而言設計方面還是存在一定的缺陷。隨著科技不斷進步，魯棒控制的方法也開始逐步進行優化設計，其動態性能也得到了有效提升，其系統的控制也變得更加。

　　4.3 反饋線性化控制

　　反饋線性化的基本思想是利用全狀態反饋抵消原系統中的非線性特性，得到偽線性系統，然后應用線性理論對系統進行綜合。反饋線性化方法可分為微分幾何方法和非線性動態逆方法。采用反饋線性化方法要求已知被控對象精確的數學模型，而實際系統的精確數學模型通常是難以得到的，因此，采用該方法設計的導彈控制系統的魯棒性能較差。

　　4.4 反演控制

　　反演控制是將復雜的非線性系統分解為不超過系統階數的若干個子系統，然后根據李亞普諾夫穩定性定理設計每個子系統的李亞普諾夫函數和中間虛擬控制量，一直“后退”到整個系統，最后將它們集成起來實現控制律的設計。其關鍵是令某些狀態為另一些狀態的虛擬控制輸入，最終找到一個李亞普諾夫函數，從而推出一個使整個系統閉環穩定的控制律。

　　5 結論

　　隨著飛行要求地不斷提升，導彈控制系統的性能優化的技術要求也隨之越來越高。目前，經典控制方法已經不能滿足導彈飛行的要求，然而現代的控制方法雖然相對于經典控制方法在技術上面有所提升，但還是有其缺陷的地方，而復合控制方法能夠滿足現代飛行的要求，為導彈控制系統的優化提供了新的路徑。

　　參考文獻

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　　相關期刊簡介：《機械工程師》雜志創刊于1969年，是我國制造業領域歷史悠久、具有廣泛影響力的國內外公開發行的大型綜合性科技期刊，近年來整合了工業媒體與科技期刊的雙重功能，以實用技術為主，關注行業發展、捕捉市場需求，為制造業決策者提供有價值的市場信息，為工程師的實踐探索提供參考坐標。