重复使用运载器无动力着陆制导与控制技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:wangtianxin1818
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重复使用运载器自动着陆段是整个飞行过程的最后阶段,是整个飞行任务安全完成的关键阶段。本文将着重解决RLV自动着陆段轨迹、制导律和控制律中的关键技术难点。轨迹设计是无动力自动着陆的一项关键技术,轨迹线设计的好坏直接影响飞行器能否安全地着陆。针对重复使用运载器升阻比小和无动力这两个特点,采用了基于高度的轨迹设计方法,根据自动着陆的飞行任务需求和飞行器自身各种约束条件设计轨迹关键参数,并且给出了轨迹仿真算法,分析了轨迹能够适应的初始能量不确定性的范围。针对重复使用运载器纵向短周期阻尼不足的问题,给出了俯仰角速率控制回路,改善了纵向阻尼特性,并且设计了俯仰角速率指令控制回路,为高度制导回路提供了设计基础;针对重复使用运载器横侧向荷兰滚运动模态不稳定的问题,给出了荷兰滚增稳回路,改善了横侧向的稳定性,并且设计滚转角控制回路,为航迹控制回路提供了设计基础。给出了相应的纵向高度控制结构、速度控制结构以及横侧向制导结构,来实现对RLV能量的控制、高度跟踪以及航迹跟踪,从而满足触地时速度、下沉率、侧偏等各项指标的要求。并针对存在初始速度不确定性以及气动参数不确定性的情况对设计的制导律进行了鲁棒性分析,表明所设计的制导律具有一定的鲁棒性。最后本文搭建了自动着陆段仿真验证环境,并对重复使用运载器存在气动、初始条件不确定性以及风场干扰的情况下对控制律进行鲁棒性分析,结果表明制导策略与控制策略的合理性以及制导规律与控制规律的鲁棒性。
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