基于趋近律方法的舰载遥控武器站滑模控制研究
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第 ４０卷 第 ８期 ２０１８年 ８月
舰 船 科 学 技 术
ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ１．４０．Ｎｏ．８ Ａｕｇ．，２０１８
基 于趋 近律 方法 的舰载 遥控武 器站滑 模控制 研究
张 晓铎 ，赵 远 征 （郑 州机 电工程 研 究所 ，河 南郑 州 ，４５００１５）
关键 词 ：舰 载 遥 控 武 器 站 ；趋 近律 方 法 ；滑 模 控 制 器 中 图 分 类号 ：Ｅ９２５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １６７２—７６４９（２０１８）０８—０１４４～０５ ｄｏｉ：ｌ０．３４０４￣．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１ ８．０８．０２９
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍ ｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗ ｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ｍ ｅｔｈｏｄ
区 ， 自湄 公 河 巡 航 以来 ， 由 于 巡 航 区 域 地 理 条 件 复 杂 ，安 全 形 势 不 容 乐 观 ，对 遥 控 武 器 平 台 的需 求 也 越 来 越 迫 切 。 基 于 上 述 背 景 ，既 可 以作 为 独 立 的 作 战 单 元 ，也 可以为其他精 确制导武器提供 实时作 战信息支 持 ，可 广 泛 应 用 于 海 防 、边 防 、反 恐 以及 局 部 冲 突 ， 具 备 态 势 感 知 和 快 速 精 确 打 击 的舰 载 遥 控 武 器 站 应 运 而 生 。
ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ａｌｓｏ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ．Ａ ｓｐｅｅｄ ｓｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＳＭＣ）
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗ ａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｅａｐｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｈａｄ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆ ｉｃ— ａｎｃｅ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｏ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｓｔａ ｔｉｏｎ．
ＺＨ ＡＮ Ｇ Ｘ ｉａｏ－ｄｕｏ，ＺＨ ＡＯ Ｙｕａｎ—ｚｈｅｎｇ
（Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００１ ５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗ ｅａｐｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ．Ａ ｉｍ ｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗ ｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｗ ｏｒｋｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｈｏｏｔｉｎｇ ｓｔａｔｅ，ａ ｎｏｖｅｌ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ｗ ａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗ ｅｅｎ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍ ｏｄｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｉｍ ｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｈａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｒ
摘 要 ：本文首先介绍 了国内舰 载遥 控武器站 的发展情况 ，分析 了遥 控武器站控制系统 的优化方 向 ，针对 遥 控 武器 站跟 踪 射 击 状 态下 存 在 的 随机 扰 动 问题 ，设 计 了一 种 改 进 的趋 近 律 ，以解 决传 统趋 近律 滑模 面趋 近 时 间 和 系 统 抖 振 之 间 的 矛盾 ，提 高 系统 响应 快 速 性 。 基 于 改进 趋 近 律设 计 了适 用 于舰 载遥 控武 器 站 控制 系统 的速 度 滑模 控 制 器 。仿 真 结 果 验 证 了所 提 控 制 算法 的有 效 性 和可 行 性 ，对 舰 载 遥 控 武 器 站 算 法优 化具 有 工 程 指 导 意 义 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｖａｌ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌFra Baidu bibliotekｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ； ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ； ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
０ 引 言
随 着 我 国海 外 权 益 的 日益 增 长 和 周 边 形 势 的 复 杂 化 ，我 国 海 上 武 装 力 量 面 对 日益 多 元 化 的 海 上 威 胁 。 海 军 在 面 对 恐 怖 分 子 小 型 快 艇 的 迫 近袭 击 时 ， 中 、大 型 水 面 舰 艇 上 安 装 的导 弹 、舰 炮 武 器 费 效 比过 高 ，不 能 即 时 经 济 的对 类 似 小 型 水 面 目标 进 行 精 确 打 击 。 面 对 这 种 特 殊 需 求 ，就 需 要 一 种 自动 化 程 度 高 、可 舱 室 内 遥 控 操 作 、能 抵 御 非 传 统 威 胁 、配 置 灵 活 的有 效 武 器 …。 随 着 我 国 海 洋 战 略 的调 整 ，对 钓 鱼 岛 海 域 、南 海 海 域 的巡 航 和 执 法 日益 频 繁 ，从 增 加 威 慑 、打 击 力 度 层 面 来 说 ，设 计 一 型 通 用 化 、模 块 化 的 武 器 平 台 能 够 快 速提 高 执法 船 的执 法 能力 。在我 国西南 边 防地
舰 船 科 学 技 术
ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ１．４０．Ｎｏ．８ Ａｕｇ．，２０１８
基 于趋 近律 方法 的舰载 遥控武 器站滑 模控制 研究
张 晓铎 ，赵 远 征 （郑 州机 电工程 研 究所 ，河 南郑 州 ，４５００１５）
关键 词 ：舰 载 遥 控 武 器 站 ；趋 近律 方 法 ；滑 模 控 制 器 中 图 分 类号 ：Ｅ９２５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １６７２—７６４９（２０１８）０８—０１４４～０５ ｄｏｉ：ｌ０．３４０４￣．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１ ８．０８．０２９
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍ ｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗ ｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ｍ ｅｔｈｏｄ
区 ， 自湄 公 河 巡 航 以来 ， 由 于 巡 航 区 域 地 理 条 件 复 杂 ，安 全 形 势 不 容 乐 观 ，对 遥 控 武 器 平 台 的需 求 也 越 来 越 迫 切 。 基 于 上 述 背 景 ，既 可 以作 为 独 立 的 作 战 单 元 ，也 可以为其他精 确制导武器提供 实时作 战信息支 持 ，可 广 泛 应 用 于 海 防 、边 防 、反 恐 以及 局 部 冲 突 ， 具 备 态 势 感 知 和 快 速 精 确 打 击 的舰 载 遥 控 武 器 站 应 运 而 生 。
ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ａｌｓｏ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｅｄ．Ａ ｓｐｅｅｄ ｓｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＳＭＣ）
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗ ａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｅａｐｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ Ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｈａｄ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｉｇｎｉｆ ｉｃ— ａｎｃｅ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｏ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｓｔａ ｔｉｏｎ．
ＺＨ ＡＮ Ｇ Ｘ ｉａｏ－ｄｕｏ，ＺＨ ＡＯ Ｙｕａｎ—ｚｈｅｎｇ
（Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００１ ５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗ ｅａｐｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ．Ａ ｉｍ ｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｎａｖａｌ ｒｅｍ ｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｗ ｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｗ ｏｒｋｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｈｏｏｔｉｎｇ ｓｔａｔｅ，ａ ｎｏｖｅｌ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ｗ ａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗ ｅｅｎ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍ ｏｄｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅａｃｈｉｎｇ ｔｉｍ ｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｈａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｒ
摘 要 ：本文首先介绍 了国内舰 载遥 控武器站 的发展情况 ，分析 了遥 控武器站控制系统 的优化方 向 ，针对 遥 控 武器 站跟 踪 射 击 状 态下 存 在 的 随机 扰 动 问题 ，设 计 了一 种 改 进 的趋 近 律 ，以解 决传 统趋 近律 滑模 面趋 近 时 间 和 系 统 抖 振 之 间 的 矛盾 ，提 高 系统 响应 快 速 性 。 基 于 改进 趋 近 律设 计 了适 用 于舰 载遥 控武 器 站 控制 系统 的速 度 滑模 控 制 器 。仿 真 结 果 验 证 了所 提 控 制 算法 的有 效 性 和可 行 性 ，对 舰 载 遥 控 武 器 站 算 法优 化具 有 工 程 指 导 意 义 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｖａｌ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌFra Baidu bibliotekｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｓｔａｔｉｏｎ； ｒｅａｃｈｉｎｇ ｌａｗ ； ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
０ 引 言
随 着 我 国海 外 权 益 的 日益 增 长 和 周 边 形 势 的 复 杂 化 ，我 国 海 上 武 装 力 量 面 对 日益 多 元 化 的 海 上 威 胁 。 海 军 在 面 对 恐 怖 分 子 小 型 快 艇 的 迫 近袭 击 时 ， 中 、大 型 水 面 舰 艇 上 安 装 的导 弹 、舰 炮 武 器 费 效 比过 高 ，不 能 即 时 经 济 的对 类 似 小 型 水 面 目标 进 行 精 确 打 击 。 面 对 这 种 特 殊 需 求 ，就 需 要 一 种 自动 化 程 度 高 、可 舱 室 内 遥 控 操 作 、能 抵 御 非 传 统 威 胁 、配 置 灵 活 的有 效 武 器 …。 随 着 我 国 海 洋 战 略 的调 整 ，对 钓 鱼 岛 海 域 、南 海 海 域 的巡 航 和 执 法 日益 频 繁 ，从 增 加 威 慑 、打 击 力 度 层 面 来 说 ，设 计 一 型 通 用 化 、模 块 化 的 武 器 平 台 能 够 快 速提 高 执法 船 的执 法 能力 。在我 国西南 边 防地