[發明專利]一種垂直起降火箭在線軌跡規劃的等效姿態控制處理方法

有效

• 申請號: 201811528445.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109484676B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 駱無意;施健鋒;王聰;李新明;宋征宇;鞏慶海;郭少波;王會霞;柳嘉潤
• 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: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 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等效姿態控制處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)構建火箭水平面內橫縱x,z方向動力學模型；

2)構建姿態控制回路等效二階模型；

3)將姿態控制回路等效二階模型轉換為動力學微分方程形式，補入動力學模型中；

4)在動力學模型中補加橫縱方向產生的加速度a_x,a_z的微分方程；

5)構建包含姿態控制回路等效二階模型的在線軌跡規劃動力學等式約束方程；

6)實時獲取狀態量，通過在線軌跡規劃動力學等式約束方程實時求解控制量U；

7)獲取豎直方向所產生的推力加速度指令u_y，計算俯仰、偏航、滾動方向的程序角指令，按照程序角指令控制火箭姿態；

火箭橫縱方向動力學模型如下：

其中水平面內橫縱方向的位移為x,z，水平面內橫縱方向產生的速度v_x,v_y，水平面內橫縱方向產生的加速度為a_x,a_z；

姿態控制回路等效二階模型如下：

u_x,u_z為水平面內橫縱方向所產生的推力加速度指令，k為等效穩態增益，w為等效頻率，ξ為等效阻尼系數，s為變換算子；

轉換后的動力學微分方程形式如下：

動力學模型中補加橫縱方向產生的加速度a_x,a_z的微分方程形式如下：

線軌跡規劃動力學等式約束方程為：

其中狀態量控制量U＝[u_x u_z]′A和B分別為狀態量和控制量前的系數；

計算俯仰、偏航、滾動方向的程序角指令如下：

γ_cx＝0，

其中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等效姿態控制處理方法，其特征在于，測量姿控回路的真實增益作為k值，真實頻率作為w，真實阻尼系數作為ξ值。

3.如權利要求2所述的垂直起降火箭在線軌跡規劃的等效姿態控制處理方法，其特征在于，進行火箭半實物仿真，根據姿態控制程序角的跟蹤偏差，調整k、w、ξ的值，減小姿態控制程序角的跟蹤偏差。

4.如權利要求3所述的垂直起降火箭在線軌跡規劃的等效姿態控制處理方法，其特征在于，A、B矩陣如下：