导弹的制导系统和控制系统本身就是一个相互依存又相互影响的统一体,当对导弹进行制导与控制一体化设计时,力学系统将表现出非线性、不确定性、时变性和强耦合性等特点。因此,研究制导与控制一体化设计的非线性控制问题,对于提高导弹的精确打击能力,具有重要的指导意义和运用价值。本文运用非线性控制理论研究了导弹的制导与控制一体化设计问题。首先,建立了导弹的动力学方程,并简要阐述了非线性控制的相关理论。其次,运用适当的非线性控制技术,采用不同的设计方法,详细地设计了导弹的制导与控制一体化控制律。并对每种设计方法从理论方面给出了稳定性证明;从仿真角度验证了该方法的有效性。最后,对文章做了概括性的总结。具体研究内容如下:1.基于导弹的制导与控制一体化设计思想,采用反馈线性化方法、滑模控制、back-stepping递归设计、自适应控制等,研究了一体化控制律设计问题。首先建立了一体化设计的力学模型,并采用微分几何理论对系统进行了简化,采用反演递推法和滑模控制方法,设计了一体化控制律。然后,又将导弹一体化力学模型转化为下三角结构的形式,针对下三角结构,由于back-stepping设计需要层层递推,且随系统阶次的提高存在重复求导的问题。为了解决此问题,采用滑模反演自适应控制方法,在递推的每一步,视虚拟控制的导数为有界不确定项,并结合自适应算法对不确定项进行估计,以此消除“计算膨胀”的问题,设计了一体化制导控制律。2.导弹的制导与控制一体化设计需要同时考虑导弹的动力学模型、目标与导弹之间的相对运动。由于目标的机动、气动建模的不确定性、通道之间耦合等因素的影响,控制系统存在非匹配不确定项;且考虑到气动系数的摄动,方程系数也存在不确定性。而滑模控制有较强的抗干扰能力。对系数不确定系统,Nussbaum增益自适应控制有较好的控制能力。因此,综合采用Nussbaum增益滑模自适应控制对导弹进行制导控制一体化设计。并且最后针对一类不确定系统,深入研究了Nussbaum增益输出反馈自适应控制问题。3.一体化制导控制系统设计时,一些控制律包含未知的信息。但安装在导弹上的被动式导引头通常只能测出角度等信息。因此,为了实现控制律,需要利用仅有的角度等信息估计出未知的信息量。所以首先采用滑模控制方法设计了控制律,然后采用粒子滤波研究了对未知的物理量进行估计的方法,从而实现精确控制。