CRV飞行器再入制导控制方法研究

发布时间：2017-10-05 20:15

  本文关键词：CRV飞行器再入制导控制方法研究

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【摘要】：本论文根据空间飞行器实际任务需求开展对成员返回运载器(CRV)再入制导控制方法的研究,采用六自由度系统验证软件平台,并对CRV的再入制导和精度进行分析。研究概况如下:基于标称轨迹跟踪的再入段制导方法研究:调研分析了再入制导方法及标称轨迹跟踪制导方法研究现状。采用基于准平衡滑翔条件的标称轨迹跟踪制导方案,给出了该制导方法的详细算法原理,包括再入走廊生成、轨迹在线规划、LQR纵向制导律及基于航向角误差走廊的侧向制导律。并完成了三自由度单项干扰仿真及蒙特卡洛打靶仿真验证。RCS与空气舵组合控制律设计:针对CRV再入飞行器再入飞行过程中大机动角度飞行、三通道耦合严重的问题,采用基于非线性动态逆的基本控制律+控制分配的控制系统设计方法。针对RCS布局特点采用分时序控制的RCS控制策略。完成制导-控制仿真验证。CRV再入段验证平台研究:采用Matlab GUIDE/Simulink/M语言构建六自由度软件平台。并采用平台设置工具误差、方法误差等偏差完成了再入制导精度分析。
【关键词】：再入制导 姿态控制 轨迹跟踪 联合控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V448.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-15
• 1.1 课题研究背景与意义7-8
• 1.2 国内外研究现状及分析8-13
• 1.2.1 载人再入飞行器研究现状8-9
• 1.2.2 再入制导方法研究概述9-12
• 1.2.3 再入控制方法发展现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 再入飞行器数学模型建立15-35
• 2.1 坐标系的定义15-17
• 2.2 坐标系之间的转换17-18
• 2.3 基于位置坐标系建模18-25
• 2.3.1 相对地球速度的表示19-20
• 2.3.2 推力的表示20-21
• 2.3.3 空气动力的表示21-22
• 2.3.4 引力和哥氏惯性力的表示22-23
• 2.3.5 运动模型23-25
• 2.4 基于发射坐标系建模25-30
• 2.4.1 质心动力学方程25-27
• 2.4.2 运动学模型建立27
• 2.4.3 角度微分方程组建立27-29
• 2.4.4 飞行器的控制模型建立29-30
• 2.5 飞行器的结构参数30-34
• 2.5.1 质量和参考面积30
• 2.5.2 质心和转动惯量30-31
• 2.5.3 控制系统执行机构31-32
• 2.5.4 RCS参数32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 CRV再入制导方法研究35-54
• 3.1 再入制导方法问题描述35-36
• 3.2 准平衡滑翔再入制导方法36-45
• 3.2.1 基本原理及模型简化36-37
• 3.2.2 准平衡滑翔条件建模37
• 3.2.3 基于H-V剖面的再入走廊生成37-38
• 3.2.4 纵向制导过程建模分析38-43
• 3.2.5 侧向制导过程建模分析43-45
• 3.3 轨迹设计与制导仿真45-53
• 3.3.1 参考轨迹设计与跟踪制导仿真45-50
• 3.3.2 单项干扰仿真分析50
• 3.3.3 多项干扰蒙特卡洛仿真分析50-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 RCS与空气舵组合控制律设计54-73
• 4.1 基于非线性动态逆的基本控制律设计54-57
• 4.1.1 非线性动态逆控制55
• 4.1.2 动态逆控制律设计55-57
• 4.2 控制分配算法设计57-59
• 4.2.1 控制分配方法58
• 4.2.2 基于链式递增的控制分配策略58-59
• 4.3 开关型RCS控制策略59-62
• 4.4 再入制导控制仿真62-68
• 4.5 再入段制导精度分析68-72
• 4.5.1 仿真算例及指标要求70
• 4.5.2 多项干扰蒙特卡洛打靶仿真70-72
• 4.6 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

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本文编号：978605