高升阻比再入飞行器阻力加速度设计及跟踪制导

发布时间：2021-03-06 22:05

　　以无量纲能力为函数,采用参数化表示的分段线性函数描述标称阻力加速度剖面.在部分近似下,得到以无量纲能量描述的再入纵向航程解析解.将热流、过载、动压约束转化为阻力加速度剖面的边界值,利用全局优化方法,得到满足给定射程的阻力加速度剖面.通过调整目标函数阻尼因子,得到更为光滑的阻力加速度剖面,并将其作为标称阻力加速度剖面.基于反馈线性化方法,设计非线性跟踪控制器,实现对标称阻力加速度剖面的跟踪.设计航向角误差走廊,通过航向角误差调整倾侧角符号,控制飞行器横向航程.以CAV-H飞行器为例,设计数值仿真算例.仿真结果表明,最优阻力加速度剖面可满足再入约束及航程需求,跟踪控制器可快速求解制导指令,具有良好的跟踪性能. 

【文章来源】：空间控制技术与应用. 2020,46(01)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图９再人高度??Ｆｉｇ．?９?Ｒｅｅｎｔｒｙ?ｈｅｉｇｈｔ??

图８再人倾侧角??

Ｙｒ）??令式（２３）中３＿／／如＝０，使／极小化，有??Ｒｕ?＋?ｈＤ＇?Ｑ?ｓ?＋?ｈ（?Ａ?＋?ｚ?－?Ｆ．?＋?Ｄｕ）?］?＝０??求解式（２４），得到控制律为??？?＝?－?ｈ（Ｒ?＋?ｈ－Ｄ＇ＱＤ）?＇Ｄ＇Ｑ［ｓ?＋?ｈ（Ａ?＋?ｚ?－?Ｆｃ）］??通过合理选取权值矩阵２和及增益?可实现??对参考阻力加速度剖面的跟踪．??４横航向制导设计??通过设计横向航程漏斗，即当航向角偏差到达??边界时，倾侧角符号反号，从而将横向航程控制在一??定的范围内．横向航程漏斗形式如图１所示．??Ａ＾／??０??图１航向角误差走廊??Ｆｉｇ．?１?Ａｚｉｍｕｔｈ?ｅｒｒｏｒ?ｃｏｒｒｉｄｏｒ??横向航程制导逻辑可归纳为：当航向角误差超??出上边界Ａ欠，，时，倾侧角指令符号变为负号；当航??向角误差超出下边界Ａ＜Ａ时，倾侧角指令符号变??为正号；当航向角误差位于走廊内部，倾侧角符号保??持不变，即，??ｓｉｇｎ（?〇■（?Ａ?＋?１?））＝??．—１?，?Ａｉ／／（ｋ）?＞?Ａｉ／ｆｕｐ??＇ｓｉｇｎ（〇－（ｉ）?）?，?＾?Ａｉ／ｆ？ｐ??１?．?ＡｌＪｊ（ｋ）?＜?Ａｌ／ｒｄ〇Ｈ．ｎ??５数值仿真验证??本文提出的制导算法以高升阻比飞行器ＣＡＶ－??Ｈ为例进行仿真验证．ＣＡＶ－Ｈ飞行器如图２所示．??ＣＡＶ－Ｈ飞行器总质量ｍ为９０７．?２?ｋｇ，参考面积??Ｓｒｅｆ为?０．４８３?９?ｍ２．??５．１飞行器气动数据近似计算??ＣＡＶ－Ｈ飞行器的阻力系数和升力系数通常是??攻角和马赫数的非线性函数，阻力系数、升力系数及??升阻比气动数据如文献［１８］所示．阻力系数和升力??系数可以表示为：１

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进分段Gauss伪谱法的带推力高超声速飞行器再入轨迹规划[J]. 蔺君,何英姿,黄盘兴.  控制理论与应用. 2019(10)
[2]考虑阻力加速度的再入预测-校正制导算法[J]. 王涛,张洪波,朱如意,汤国建.  宇航学报. 2017(02)



本文编号：3067898