飛彈解耦控制器設計

Abstract

飛彈的解耦控制系統設計是一個複雜的控制問題。因為從系統的觀點來看，飛彈的運 動方程式是一個非線性多輸入多輸出耦連時變的系統，至今尚未有一套完整的控制系 統設計理論可循。 在本論文中，使用Q 參數化方法設計飛彈飛行解耦控制系統。設計的目標，在設計一 個控制器使得整個閉迴路系統漸近穩定，並且獨立的追蹤各頻道輸入命令，亦即輸入 輸出解耦。在設計程序方面，採取「兩步驟補償」的技巧，其中內環路設計將利用角 速率等部份狀態變數回授來減低耦連並且使受控體穩定。從整體設計的觀點來看，內 環路設計在於修飾原系統，以簡化外環路的設計。而外環路設計則以體座標之縱向加 速度、橫向速度和滾轉角度為回授訊號，利用Q 參數法設計其控制器。其設計規格即 為整個飛行控制系統的設計規則，主要包括解耦和各頻道之暫態和穩態響應等。 雖然Q 參數化的方法簡化了控制系統設計，但是參數Q 的選擇還是憑著工程直覺和經 驗的試誤累積來決定。為了使得設計過程（亦即參數Q 的選擇）更加系統化，本論文 利用最佳化法則，結合Q 參數化的技巧，經由電腦補助來設計飛彈的飛行控制系統。 本論文之安排如下：第二章討論模擬模式之建立及對系統作一完整性的介紹。第三章 及第四章則分別利用Q 參數化和最佳化的技巧來設計飛行控制系統，並且利用六自由 度模擬來驗證其對幾個典型指令的性能響應。第五章總結全文。