[發(fā)明專利]航天運(yùn)載器的自適應(yīng)迭代制導(dǎo)方法及制導(dǎo)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011207084.8
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112034703B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘友武;趙向楠;趙衛(wèi)娟;朱凱;米文昊
• 申請（專利權(quán)）人: 藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 北京科石知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11595
• 代理人: 李艷霞

本申請?zhí)峁┝艘环N航天運(yùn)載器的自適應(yīng)迭代制導(dǎo)方法及制導(dǎo)裝置，制導(dǎo)方法包括以下步驟：根據(jù)慣性測量組合的測量信息實時更新發(fā)動機(jī)的等效比沖；利用實時更新的發(fā)動機(jī)的等效比沖自適應(yīng)調(diào)整迭代制導(dǎo)算法中與發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)，獲得適應(yīng)發(fā)動機(jī)推力下降故障的飛行程序角。本申請能夠提高迭代制導(dǎo)算法對發(fā)動機(jī)推力下降故障的適應(yīng)能力，提高制導(dǎo)精度，提高航天運(yùn)載器在發(fā)動機(jī)推力下降故障情況下完成飛行任務(wù)的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于航天運(yùn)載器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航天運(yùn)載器的自適應(yīng)迭代制導(dǎo)方法及制導(dǎo)裝置。

背景技術(shù)

航天運(yùn)載器作為進(jìn)入太空的交通工具，其研制、生產(chǎn)和發(fā)射費用很高，如果為其提供動力的發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障，則極易導(dǎo)致發(fā)射飛行任務(wù)的失敗，且損失巨大。為此，提高發(fā)動機(jī)推力部分下降情況下航天運(yùn)載器完成飛行任務(wù)的能力，是航天運(yùn)載器研制中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

迭代制導(dǎo)方法是以當(dāng)前狀態(tài)為初值、以入軌點狀態(tài)為目標(biāo)，以推進(jìn)劑消耗最少作為性能指標(biāo)的最優(yōu)控制方法，它可以根據(jù)航天運(yùn)載器的飛行狀態(tài)實時調(diào)整飛行路徑，具有一定的自適應(yīng)能力。在傳統(tǒng)的迭代制導(dǎo)算法中，與發(fā)動機(jī)相關(guān)的參數(shù)采用常值，然而發(fā)動機(jī)實際出現(xiàn)推力下降故障時，發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)往往具有較大的變化，因此傳統(tǒng)的采用常值參數(shù)的迭代制導(dǎo)方法具有一定的局限性，對發(fā)動機(jī)推力下降故障適應(yīng)能力不足。

發(fā)明內(nèi)容

為至少在一定程度上克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N航天運(yùn)載器的自適應(yīng)迭代制導(dǎo)方法及制導(dǎo)裝置。

根據(jù)本申請實施例的第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N航天運(yùn)載器的自適應(yīng)迭代制導(dǎo)方法，其包括以下步驟：

根據(jù)慣性測量組合的測量信息實時更新發(fā)動機(jī)的等效比沖；

利用實時更新的發(fā)動機(jī)的等效比沖自適應(yīng)調(diào)整迭代制導(dǎo)算法中與發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)，獲得適應(yīng)發(fā)動機(jī)推力下降故障的飛行程序角。

上述航天運(yùn)載器的自適應(yīng)迭代制導(dǎo)方法中，所述根據(jù)慣性測量組合的測量信息實時更新發(fā)動機(jī)的等效比沖的過程為：

選取等效比沖估計周期數(shù)，當(dāng)前周期小于等效比沖估計周期數(shù)時，將發(fā)動機(jī)正常狀態(tài)的比沖作為當(dāng)前周期的等效比沖，將發(fā)動機(jī)正常狀態(tài)的秒耗量作為當(dāng)前周期的等效秒耗量；

當(dāng)前周期大于或等于等效比沖估計周期數(shù)時，根據(jù)航天運(yùn)載器的初始質(zhì)量、當(dāng)前周期以及當(dāng)前周期的等效秒耗量，計算等效比沖估計系數(shù)；

利用慣性測量組合的測量信息進(jìn)行導(dǎo)航計算，得到航天運(yùn)載器飛行過程中的視速度與標(biāo)準(zhǔn)彈道視速度的偏差；

利用等效比沖估計系數(shù)以及航天運(yùn)載器飛行過程中的視速度與標(biāo)準(zhǔn)彈道視速度的偏差對當(dāng)前周期的等效比沖偏差和等效秒耗量進(jìn)行估計；

利用當(dāng)前周期的等效比沖偏差和等效秒耗量以及發(fā)動機(jī)正常狀態(tài)的比沖和秒耗量對當(dāng)前周期的等效比沖和等效秒耗量進(jìn)行更新。

進(jìn)一步地，所述當(dāng)前周期大于或等于等效比沖估計周期數(shù)時，根據(jù)航天運(yùn)載器的初始質(zhì)量、當(dāng)前周期以及當(dāng)前周期的等效秒耗量，計算等效比沖估計系數(shù)的過程為：

對齊奧爾科夫斯基公式進(jìn)行泰勒展開，得到視速度增量為：

，

對視速度增量的表達(dá)式進(jìn)行簡化，得到：

，

式中，表示視速度，表示等效比沖，表示等效比沖偏差，表示等效秒耗量，表示等效秒耗量偏差；系數(shù)a和b為：

，

根據(jù)簡化后的視速度增量的表達(dá)式，計算得到第周期的視速度增量，為：

；