极点配置方法在姿控系统设计中的应用

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1、2016年第1期导弹与航天运载技术No.12016总第343期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.343文章编号：1004-7182(2016)01-0070-03DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20160116极点配置方法在姿控系统设计中的应用童伟，王社玲，郭珂，宋加洪，王晓辉（北京航天长征飞行器研究所，北京，100076）摘要：给出了一种控制系统的设计方法--传递函数阵的极点配置方法，这种方法能够根据系统的特征多项式迅速确定校正环节的设计参数，通过在反馈回路中引入类似PID控制器来自适应调节飞行器的

2、稳定回路。仿真结果验证了极点配置方法在姿控系统设计中的有效性。关键词：极点；校正；控制器中图分类号：V448.22文献标识码：APoleAssignmentMethodandItsApplicationontheDesignofAttitudeControlSystemTongWei,WangShe-ling,GuoKe,SongJia-hong,WangXiao-hui(BeijingInstituteofSpaceLongMarchVehicle,Beijing,100076)Abstract:Oneofthecontrolsystemdesign

3、method--poleassignmentmethodoftransferfunctionmatrixisgiveninthepaper.Thedesignparametersofcompensatorcanbedeterminedthroughthecharacteristicpolynomialanalysis.TheperformanceofthestabilityloopcanbeadaptedthroughinputtingsuchPIDcontrollerinfeedbackloop.Theeffectivenessofthepoleas

4、signmentmethodisdemonstratedbythesimulationresults.Keywords:Poleassignment;Compensator;Controller0引言l11s+l12式中g(s)为中间过程多项式，g(s)=；d(s)经典的控制系统设计方法如频域响应法、根轨迹l21s+l22[1]2法或时域法采用逐点设计的方法，使得设计过程比较为特征多项式，d(s)=s+d1s+d2。复杂，性能指标也不易保证。极点配置方法是一种基设系统的理想性能指标为ξ′，ω′，下标d表示导dd于代数计算方法的控制系统设

5、计方法，不考虑参数间弹或弹体，确定状态反馈增益阵K，使系统的性能满的关联性，只从数学计算方法方面进行研究，极大简足理想性能指标：化了多回路控制系统的设计。采用极点配置法使得飞第1步：计算理想特征多项式：∗22行器自动控制系统的设计变得简单化、清晰化。λ()ss=++2ξω′′sω′dddT本文将应用极点配置方法来设计飞行器的稳定回第2步：令K=[k1k2]，计算受控系统的特征多项式：T路，使得系统可以自适应调节飞行器稳定回路的性能。λ(s)=d(s)+Kg(s)∗通过仿真算例来验证这种方法的设计效果。第3步：根据极点配置方程，令λ(s)=λ(s)，即：

6、l11l21k12ξd′ωd′-d1=2，由该式计算出控制增益K值。1极点配置方法l12l22k2ωd′-d2极点配置分为状态方程空间极点配置和传递函数[2]阵的极点配置，下面将对传递函数阵的极点配置方法2控制系统结构设计进行介绍。俯仰通道的控制系统采用俯仰角速率、伪攻角和以二阶系统为例，给定受控系统传递函数矩阵：法向过载的反馈结构，基本结构如图1所示。G(s)=g(s)/d(s)收稿日期：2015-01-28；修回日期：2015-06-12作者简介：童伟（1978-），男，高级工程师，主要研究方向为导航、制导与

7、控制第1期童伟等极点配置方法在姿控系统设计中的应用71图4伪攻角回路结构图1俯仰通道控制系统结构伪攻角回路的开环传递函数为nyc-指令法向过载；ny-实际法向过载；KA-法向过载回路增益；α(s)[6]ωI-伪攻角回路增益；Kr-俯仰角速度反馈增益G2(s)=ωI⋅Φ1(s)⋅，其中，α(s)为攻角。ωz1(s)G2(s)偏航通道的控制系统结构与俯仰通道的控制系统闭环传递函数为：Φ2(s)=[3]1+G2(s)结构完全相同，只是各传递函数中的参数不同。3.3极点配置法在参数设计中的应用倾斜通道的控制系统采用倾斜角速率和倾斜角的从第3.1节、第3.2节可

8、得下式：反馈结构，其基本结构如图2所示。ωI⋅Kr⋅α(s)Φ2(s)=δϕ(s)+Kr⋅ωz