齊乃明，秦昌茂，宋志國
哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天工程系，黑龍江哈爾濱

摘　　　要：由于分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ繼承了傳統(tǒng)ＰＩＤ的優(yōu)點(diǎn)，并且具有更好的控制品質(zhì)及更強(qiáng)的魯棒性，因此針對(duì)導(dǎo)彈飛行過程中變參數(shù)、受環(huán)境干擾及快速穩(wěn)定的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了魯棒分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ自動(dòng)駕駛儀。基于較優(yōu)Ｏｕｓｔａｌｏｕｐ數(shù)字算法建立框圖式分?jǐn)?shù)階控制系統(tǒng)模型，結(jié)合ＩＡＥ時(shí)域性能指標(biāo)尋優(yōu)及魯棒性能量度，綜合考慮時(shí)域性能及頻域性能來整定分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ控制器參數(shù)。仿真結(jié)果表明，分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ自動(dòng)駕駛儀在彈道系統(tǒng)參數(shù)變化及外干擾影響的情況下，均能獲得很好的控制效果，滿足導(dǎo)彈姿態(tài)控制的快速性要求并具有強(qiáng)魯棒性和抗干擾性。

關(guān)　鍵　詞：分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ；ＩＡＥ性能指標(biāo)；魯棒性能量度；自動(dòng)駕駛儀

１　引　言
分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ［１］將傳統(tǒng)ＰＩＤ擴(kuò)展到分?jǐn)?shù)階，有５個(gè)可調(diào)整的參數(shù)，比傳統(tǒng)ＰＩＤ具有更好的控制效果及更強(qiáng)的魯棒性。近年來，分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ控制在數(shù)字實(shí)現(xiàn)及參數(shù)整定方面受到關(guān)注，Ｏｕｓｔａｌｏｕｐ濾波器［２］及其改進(jìn)算法［３］在幅頻及相頻特性中均很好地近似了分?jǐn)?shù)階微積分，參數(shù)整定方法有基于幅頻裕度及相頻裕度的頻率法［４�玻担荨ⅲ桑裕粒艆�數(shù)尋優(yōu)法［６�玻罚莸取５�是這些算法是基于固定參數(shù)的被控系統(tǒng)整定控制器參數(shù)，并且ＩＴＡＥ參數(shù)尋優(yōu)有時(shí)間參數(shù)的影響，對(duì)要求快速穩(wěn)定的導(dǎo)彈系統(tǒng)控制效果并不是很好，控制器參數(shù)只是根據(jù)時(shí)域指標(biāo)較優(yōu)來整定，在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變的情況下，并不能達(dá)到理想的控制效果，甚至導(dǎo)致控制系統(tǒng)的失穩(wěn)，所以對(duì)于參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)還需要考慮頻域的魯棒性能指標(biāo)。本文以導(dǎo)彈俯仰通道為被控對(duì)象設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ自動(dòng)駕駛儀。基于較優(yōu)Ｏｕｓｔａｌｏｕｐ數(shù)字算法實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階微積分，并建立分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ控制系統(tǒng)模型，結(jié)合ＩＡＥ性能指標(biāo)尋優(yōu)及魯棒性能量度［８］，綜合考慮時(shí)域性能及頻域性能來整定分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ控制器參數(shù)，仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階ＰＩＤ控制器具有很好的控制效果，滿足導(dǎo)彈姿態(tài)控制的快速性要求并具有強(qiáng)魯棒性和抗干擾性。

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