設計一複合控制設計

在這裡我們將線性的尾翼控制命令視為干擾，利用順滑模控制對雜訊的穩健 性，直接設計側向推力控制器。我們設計複合控制的概念是尾翼為主要控制，系 統在追蹤時主要由尾翼來達到加速度控制要求，在需要使用側向推力時才將側向 推力打開。因此尾翼控制必須是個獨立的系統，在側向推力加進來時仍保有一部 分自己的響應。側向推力只是輔助的作用，藉由推力快速的改變攻角，使系統響 應速度加快。我們可以利用上述的順滑模控制來控制側向推力，作為輔助的配 合。

設計的方法為尾翼角負責 80%的加速度命令，讓尾翼控制做為主要的控制，

然而側向推力負責 20%的加速度命令，作為輔助的控制。我們在回授回來的資訊 後面加個切換開關，當開關打開時加速度命令和回授的加速度乘以 0.8 傳給線性 的尾翼控制，乘以 0.2 傳給順滑模側向推力控制。複合控制以及尾翼控制經由開

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關來作切換，以便能隨時快速的轉換。整體控制設計如下，線性尾翼控制設計:

K_a = −0.02、K_i = −0.04、K_q = 1 (4.33) 最後修正順滑模控制定律為

u_Tc= u₁−1

gσ s (|s| + ρ)

ρ = 0.005，σ = 1200 (4.34) 接下來比較不同比例尾翼及側向推力所造成的結果，以(4.33)式的線性參數 以及(4.34)式的控制來做模擬。輸入加速度命令 2g 步階函數，比較其差異。表 4-1 中上升時間為系統從終值 10%到達 90%的時間，加入側向推力上升時間比尾 翼控制還要快。整體而言尾翼與側向推力比例為 9:1，8.5:1.5，8:2，7:3 這幾 組的響應的結果差不多，上升時間非常相近。從圖 4-5 可以看出 8:2 這組追加速 度 2g 的步階函數追得較精確，因此選擇尾翼 80%以及側向推力 20%的組合。

表 4-1 不同比例尾翼及側向推力的上升時間比較

尾翼比例 側向推力比例 上升時間

100% 0% 0.270

90% 10% 0.0148

85% 15% 0.0147

80% 20% 0.0146

70% 30% 0.0145

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圖 4-5 不同比例尾翼及側向推力的響應圖

將設計一複合控制先利用線性模型來作模擬，其線性模型為(4.22)式。輸入 加速度命令 2g 的步階函數來比較尾翼控制以及複合控制的響應。圖 4-6 為線性 模型的步階響應，藍色線為尾翼控制，紅色線為複合控制。acceleration 代表加速 度響應如左上圖，angular rate 代表角速度響應如右上圖，fin deflection 代表尾翼 角響應如左下圖，thrust 代表側向推力響應如右下圖。值得注意的是(4.22)式為擁 有右半面零點的線性模型，因此尾翼控制的加速度響應有低射現象。

圖 4-6 輸入加速度命令 2g 的複合控制線性模型步階響應

將設計一複合控制放入飛彈非線性的動態模型，輸入加速度命令 2g 的步階函數

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來比較尾翼控制以及複合控制的響應。圖 4-7 中顯示複合控制的加速度響應比尾 翼控制還要快且沒有低射現象，加入側向推力對系統響應幫助非常大。圖 4-8 上圖為尾翼角響應，下圖為攻角響應。複合控制的攻角響應雖然比較快達到穩定，

但卻比尾翼控制時下降許多，造成系統需要額外的側向推力來達到平衡。此外非 性線模型的步階響應與線性模型的步階響應非常相近，也顯示線性化模型與非線 性模型的差異並不大。

圖 4-7 輸入加速度命令 2g 的複合控制非線性步階響應(1)

圖 4-8 輸入加速度命令 2g 的複合控制非線性步階響應(2)