[發明專利]一種垂直起降火箭在線軌跡規劃的質心運動解耦方法

有效

• 申請號: 201811527023.2
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109407688B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 駱無意;施健鋒;王聰;宋征宇;鞏慶海;李新明;郭少波;王會霞;張雋;姬曉琴
• 申請（專利權）人: 北京航天自動控制研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐輝

1.一種垂直起降火箭在線軌跡規劃的質心運動解耦方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)構建火箭X方向在線軌跡規劃動力學微分方程；

(2)構建火箭Y方向在線軌跡規劃動力學微分方程；

(3)構建火箭Z方向在線軌跡規劃動力學微分方程；

(4)構建控制指令與火箭加速度之間的關系；

(5)構建包含發動機特性的在線軌跡規劃動力學等式約束方程；

(6)實時獲取狀態量φ，通過在線軌跡規劃動力學等式約束方程實時求解控制量；

(7)根據求解的控制量，實時計算發動機推力指令以及程序角指令；

X方向在線軌跡規劃動力學微分方程如下：

其中x為火箭水平面內橫向位移，v_x為水平面內橫向產生的速度，a_x為水平面內橫向加速度。

火箭Y方向在線軌跡規劃動力學微分方程為：

其中y為火箭豎直方向的位移，v_y為豎直方向產生的速度，a_y為豎直方向產生的加速度；

火箭Z方向在線軌跡規劃動力學微分方程為：

其中火箭水平面內縱向的位移為z，水平面內縱產生的速度v_z，水平面內縱產生的加速度為a_z；

控制指令與火箭加速度之間的關系為：

u_x＝a_x

u_y＝a_y

u_z＝a_z

其中u_x為火箭水平面內橫向控制指令，u_y為火箭豎直方向控制指令，u_z為火箭水平面內縱向控制指令；

包含發動機特性的在線軌跡規劃動力學等式約束方程為：

其中狀態量φ＝[x y z v_x v_y v_z]′，控制量U＝[u_x u_y u_z]′，A和B分別為狀態量和控制量前的系數；

實時計算發動機推力指令的公式為：

其中M為火箭質量，g為重力加速度；

實時計算程序角指令的公式為：

γ_cx＝0

其中ψ_cx、γ_cx分別為俯仰、偏航、滾動方向的程序角指令，g為重力加速度。

2.如權利要求1所述的垂直起降火箭在線軌跡規劃的質心運動解耦方法，其特征在于，其中

3.如權利要求2所述的垂直起降火箭在線軌跡規劃的質心運動解耦方法，其特征在于，步驟(5)還包括設置每個狀態量和控制量的約束。