适于姿轨控一体的深空撞击器及协同控制方法技术

本发明专利技术属于自主导航与制导控制领域，具体涉及一种适于姿轨控一体的深空撞击器及协同控制方法，旨在解决深空撞击器及相应的协同控制方法鲁棒性差的问题。本发明专利技术的深空撞击器包括：加固单元、集成单元、贮箱、第一推力装置和第二推力装置；集成单元和贮箱对称分布于加固单元周侧；第一推力装置和第二推力装置的各推力室对称布置于加固单元轴线的上、下侧，且第一推力装置装设于第二推力装置的前端；第一推力装置中的第一推力室和第二推力室同轴对向设置且推进方向向外；第二推力装置中的第五推力室和第六推力室的轴线沿加固单元的轴线以设定角度对称设置。本发明专利技术提高了深空撞击器协同控制的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
适于姿轨控一体的深空撞击器及协同控制方法
本专利技术属于自主导航与制导控制领域，具体涉及一种适于姿轨控一体的深空撞击器及协同控制方法。
技术介绍
传统航天器控制方法一般采用姿控与轨控独立设计，首先根据轨控需求确定姿态指令，通过姿态控制算法计算开启相应的姿控推力室，将航天器姿态调至指令方向后，开启轨控发动机进行轨控。深空撞击器受重量约束采用姿轨控推力室一体化结构设计，姿轨控推力室存在共用情况，深空撞击器控制系统设计时需要考虑适于深空撞击器的姿轨控一体约束下的协同控制方法，合理安排姿轨控的控制顺序，同时通过采用不同推力室的控制组合，实现深空撞击器姿轨控一体的需求。因此，本专利技术提出了一种适于姿轨控一体的深空撞击器及协同控制方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的深空撞击器以及相应的协同控制方法鲁棒性差，不能满足需求的问题，本专利技术第一方面，提出了一种适于姿轨控一体的深空撞击器，所述深空撞击器包括：加固单元、集成单元、贮箱、第一推力装置和第二推力装置；所述集成单元和所述贮箱对称分布于所述加固单元周侧；所述第一推力装置包括第一推力室、第二推力室、第三推力室和第四推力室；所述第一推力室和所述第二推力室为第一组，所述第三推力室和所述第四推力室为第二组；第一组和第二组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；所述第二推力装置包括第五推力室、第六推力室、第七推力室和第八推力室；所述第五推力室和所述第六推力室为第三组，所述第七推力室和所述第八推力室为第四组；第三组和第四组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；第一组装设于第三组前端；第二组装设于第四组前端；所述第一推力室和所述第二推力室同轴对向设置，且所述第一推力室和所述第二推力室推进方向向外；所述第五推力室和所述第六推力室的轴线沿所述加固单元的轴线以设定角度对称设置。在一些优选的实施方式中，所述第一推力装置用于所述深空撞击器的轨道控制与滚转通道控制；所述第二推力装置用于所述深空撞击器的俯仰、偏航与滚转三通道控制。在一些优选的实施方式中，所述设定角度为锐角。本专利技术的第二方面，提出了一种适于姿轨控一体的协同控制方法，基于上述的适于姿轨控一体的深空撞击器，该方法包括：当深空撞击器无轨控需求时，所述第一推力装置用于滚转通道控制；所述第二推力装置用于俯仰通道和偏航通道的控制；当深空撞击器有轨控需求时，所述第一推力装置用于轨道控制，所述第二推力装置用于俯仰、偏航与滚转通道的控制。在一些优选的实施方式中，所述无轨控需求与有轨控需求的判断条件为：其中，为轨控需求判断标志位，时进行轨控，时不进行轨控，为轨控控制门限，为轨控控制量。在一些优选的实施方式中，所述轨控控制门限为预设的值或通过下式获取：其中，为预设的系数，表示深空撞击器时刻的位置到目标天体的距离，表示深空撞击器预设结束轨控的位置到目标天体的距离，表示深空撞击器初始位置到预设结束轨控的位置的距离，，表示深空撞击器初始位置到目标天体的距离，为自然数，表示时刻。在一些优选的实施方式中，“当深空撞击器无轨控需求时，所述第一推力装置用于滚转通道控制，所述第二推力装置用于俯仰通道和偏航通道的控制”，其方法为：其中，、、、、、、和分别为第一推力室至第八推力室的开关量，取0表示关，取1表示开，、与分别为俯仰通道、偏航通道与滚转通道的控制量，取-1、0或1。在一些优选的实施方式中，“当深空撞击器有轨控需求时，所述第一推力装置用于轨道控制，所述第二推力装置用于俯仰、偏航与滚转通道的控制”，其方法为：。本专利技术的有益效果：本专利技术提高了深空撞击器协同控制的鲁棒性。本专利技术针对深空撞击器推力室布局结构，设计了一种姿轨控一体的协同控制方法，即通过判断轨控需求，分别针对有轨控需求和无轨控需求两种情况，在推力室受结构重量约束个数较少的情况下，采用不同推力室的控制组合，合理安排姿轨控的控制顺序，实现了深空撞击器的姿轨控一体化设计。附图说明通过阅读参照以下附图所做的对非限制性实施例所做的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将会变得更明显。图1是本专利技术一种实施例的深空撞击器的整体结构示意图一；图2是本专利技术一种实施例的深空撞击器的整体结构示意图二；图3是本专利技术一种实施例的深空撞击器的整体结构示意图三；图4是本专利技术一种实施例的适于姿轨控一体的协同控制方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术第一实施例的一种适于姿轨控一体的深空撞击器，如图1、2、3所示，所述深空撞击器包括：加固单元、集成单元、贮箱、第一推力装置和第二推力装置；所述集成单元和所述贮箱对称分布于所述加固单元周侧；所述第一推力装置包括第一推力室1、第二推力室2、第三推力室3和第四推力室4；所述第一推力室1和所述第二推力室2为第一组，所述第三推力室3和所述第四推力室4为第二组；第一组和第二组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；所述第二推力装置包括第五推力室5、第六推力室6、第七推力室7和第八推力室8；所述第五推力室5和所述第六推力室6为第三组，所述第七推力室7和所述第八推力室8为第四组；第三组和第四组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；第一组装设于第三组前端；第二组装设于第四组前端；所述第一推力室1和所述第二推力室2同轴对向设置，且所述第一推力室1和所述第二推力室2推进方向向外；所述第五推力室5和所述第六推力室6的轴线沿所述加固单元的轴线以设定角度对称设置。为了更清晰地对本专利技术适于姿轨控一体的深空撞击器进行说明，下面结合附图对本专利技术一种实施例中各模块进行展开详述。深空撞击器包括加固单元、集成单元、贮箱、第一推力装置和第二推力装置；第一推力装置和第二推力装置各包括4个推力室。其中，深空撞击器加固单元采用细长体构型，头部为子弹形以提高侵彻深度，后端配置探测载荷并由相应的热控、通信、能源、管理和缓冲等功能模块组成，用于高速撞击后存活自主管理以及与中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适于姿轨控一体的深空撞击器，其特征在于，所述深空撞击器包括：加固单元、集成单元、贮箱、第一推力装置和第二推力装置；所述集成单元和所述贮箱对称分布于所述加固单元周侧；所述第一推力装置包括第一推力室、第二推力室、第三推力室和第四推力室；所述第一推力室和所述第二推力室为第一组，所述第三推力室和所述第四推力室为第二组；第一组和第二组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；所述第二推力装置包括第五推力室、第六推力室、第七推力室和第八推力室；所述第五推力室和所述第六推力室为第三组，所述第七推力室和所述第八推力室为第四组；第三组和第四组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；第一组装设于第三组前端；第二组装设于第四组前端；所述第一推力室和所述第二推力室同轴对向设置，且所述第一推力室和所述第二推力室推进方向向外；/n所述第五推力室和所述第六推力室的轴线沿所述加固单元的轴线以设定角度对称设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种适于姿轨控一体的深空撞击器，其特征在于，所述深空撞击器包括：加固单元、集成单元、贮箱、第一推力装置和第二推力装置；所述集成单元和所述贮箱对称分布于所述加固单元周侧；所述第一推力装置包括第一推力室、第二推力室、第三推力室和第四推力室；所述第一推力室和所述第二推力室为第一组，所述第三推力室和所述第四推力室为第二组；第一组和第二组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；所述第二推力装置包括第五推力室、第六推力室、第七推力室和第八推力室；所述第五推力室和所述第六推力室为第三组，所述第七推力室和所述第八推力室为第四组；第三组和第四组对称布置于加固单元轴线的上侧和下侧；第一组装设于第三组前端；第二组装设于第四组前端；所述第一推力室和所述第二推力室同轴对向设置，且所述第一推力室和所述第二推力室推进方向向外；
所述第五推力室和所述第六推力室的轴线沿所述加固单元的轴线以设定角度对称设置。


2.根据权利要求1所述的适于姿轨控一体的深空撞击器，其特征在于，所述第一推力装置用于所述深空撞击器的轨道控制与滚转通道控制；所述第二推力装置用于所述深空撞击器的俯仰、偏航与滚转三通道控制。


3.根据权利要求1所述的适于姿轨控一体的深空撞击器，其特征在于，所述设定角度为锐角。


4.一种适于姿轨控一体的协同控制方法，基于权利要求1-3任一项所述的适于姿轨控一体的深空撞击器，其特征在于，该方法包括：当深空撞击器无轨控需求时，所述第一推力装置用于滚转通道控制，所述第二推力装置用于俯仰通道和偏航通道的控制；当深空撞击器有轨控需求时，所述第一推力装置用于轨道控制，所述第二推力装置用于俯仰、偏航与滚转通道的控制。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：何纯，韩柠，王云财，刘辉，衣样，张松涛，
申请(专利权)人：北京控制与电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11