[發明專利]一種運載火箭加泄連接器自動對接控制方法

有效

• 申請號: 201710463713.5
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107336848B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 鄭國昆;李道平;王小軍;劉毅;白文龍;楊之江
• 申請（專利權）人: 北京航天發射技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B64G5/00
• 分類號: B64G5/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

一種運載火箭加泄連接器自動對接控制方法，不受六自由度運動機構的具體機械結構形式的限制。首先將加泄連接器與運載火箭箭體推進劑接口的自動對接過程分為三個階段——接近運動階段、粗對接階段及精對接階段，然后將連接器軸向運動與其余運動分離，在對接的不同階段分別使運載火箭加泄連接器和運載火箭推進劑加注口的在不同自由度上進入穩定服跟蹤階段，實現運載火箭加泄連接器與運載火箭推進劑加注口的快速對接的同時，避免由于跟蹤過程中的超調過大導致運載火箭加泄連接器與運載火箭推進劑加注口相撞的風險，并在精對接階段引入順饋控制解決六自由度運動耦合現象。

技術領域

本發明涉及一種運載火箭加泄連接器自動對接控制方法，屬于運載火箭地面設備加注技術領域。

背景技術

運載火箭或導彈與地面設備之間的氣、液接口設備一般稱為連接器。在發射之前，運載火箭一直通過箭上的接口與連接器連接在一起，完成運載火箭的各項測試。

目前我國運載火箭的連接器與箭上的接口對接全部依靠人工完成，尤其是推進劑加注和泄出連接器(簡稱“加泄連接器”)，由操作人員采取手動直接操作方式進行加泄連接器與箭體接口之間的連接，而運載火箭的液態推進劑具有易燃、易爆、易揮發及強腐蝕性的顯著特性，少量吸入或接觸即可能導致人員中毒，出現傷亡事故。

隨著我國新一代重型運載火箭發展，加泄連接器的質量也在不斷增大，正在逐步超出人力的能力范圍；而由于技術的發展，對發射過程提出了快速、安全、可靠等要求，人工對接的方式已經不能滿足相應要求。

現在的加泄連接器由操作人員手動對接的方式，由于推進劑本身的低溫、有毒等特點，導致人員在現場操作存在巨大的安全隱患；同時，手動操作方式耗時較長，且不同操作人員間的操作時間不一致，不能滿足快速對接要求。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種工程上可實現的、快速的運載火箭加泄連接器控制流程方法。首先，提出的自動對接控制方法實現加泄連接器自動對接可解決人員手動操作帶來的安全風險；其次，自動對接過程快速，避免不同的操作人員手動操作帶來的對接過程時間不一致問題，有助于運載火箭加注發射流程的優化。

本發明的技術解決方案是：一種運載火箭加泄連接器自動對接控制方法，步驟如下：

(1)根據火箭在地面與加泄連接器自動對接過程中的晃動和局部變形的最大包絡范圍，控制六自由度運動機構沿著軸向運動至最大包絡范圍的邊緣，完成接近運動階段；

(2)根據火箭在地面與加泄連接器自動對接過程中的晃動和局部變形的最大包絡范圍，確定加泄連接器與運載火箭推進劑加注口不發生碰撞的最小距離，除加泄連接器沿至運載火箭推進劑加注口的方向運動的運動自由度以外，調整其余五個自由度后，使加泄連接器與運載火箭推進劑加注口在其余五個自由度的位置和姿態一致，完成粗對接階段；

(3)保持其余五個自由度的位置和姿態的實時調整，使加泄連接器與運載火箭推進劑加注口在其余五個自由度的位置和姿態始終實時保持一致，驅動加泄連接器沿加泄連接器與運載火箭推進劑加注口的直線連接線，向運載火箭推進劑加注口運動，直至加泄連接器沿加泄連接器與運載火箭推進劑加注口接觸上后完成對接。

所述步驟(5)中的六自由度伺服運動滿足誤差要求的伺服控制中需要加入順饋控制，滿足步驟(1)所述六自由度的機械結構的耦合問題，即當一個自由度運動時，其余自由度也為發生輕微運動的問題。

所述的加泄連接器指運載火箭與推進劑加注設備之間的連接裝置，加泄連接器包括加注管路和外圍設備，呈圓柱體形狀，加泄連接器自動對接過程為將加泄連接器安裝于一個具備空間六自由度運動能力的機構上，通過控制流程及控制算法驅動此機械結構完成加泄連接器與運載火箭箭體的連接；

所述最大包絡范圍是指：火箭的尾端面固定在發射平臺上，由于自身的結構強度和風載的影響，會出現晃動和局部變形的情況，運載火箭推進劑加注口晃動的最大范圍即為最大包絡范圍。