基于模糊隶属度函数的火箭末级姿态分时控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于模糊隶属度函数的火箭末级姿态分时控制方法，将模糊逻辑策略引入到简化侧喷流装置的末级箭体姿态控制系统中，所述侧喷流装置包括设置在圆筒形箭体圆周外侧壁上，若干个轴向和径向的喷管，所述喷管喷出气流给箭体提供俯仰、偏航和滚动控制力矩，根据控制特征量对火箭末级姿态进行控制，利用模糊逻辑规则合理地选取不同的控制喷管组合，执行控制策略。本发明专利技术核心为模糊逻辑的设计，利用模糊控制的程式化方法，以惯组计算得到的特征控制量姿态角和姿态角速率作为输入，生成模糊策略进而选取对应的控制喷管作动对箭体施加控制力矩，改变箭体的姿态角和角速率，保证箭体姿态满足设计要求。体姿态满足设计要求。体姿态满足设计要求。

【技术实现步骤摘要】
基于模糊隶属度函数的火箭末级姿态分时控制方法及装置


[0001]本专利技术属于运载火箭侧喷流姿态控制领域，具体涉及基于模糊隶属度函数的火箭末级姿态分时控制方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]运载火箭最为核心的任务是将给定载荷送到预定轨道，在整个末级飞行段，运载火箭会通过制导算法不停地修正轨道，高可靠的侧喷流装置(姿控系统)作为大气层外末级飞行段运载火箭姿态控制的主要手段之一。运载火箭入轨精度很大程度取决于侧喷流姿控系统的控制精度，由于侧喷流控制本身是一种开关控制，并且喷管并不能在任意时刻任意开闭，在构成闭环控制结构时，侧喷流属于非常显著的非线性环节，一般使用基于极限环的传统侧喷流姿控算法，基于极限环的设计方法在相平面上分析系统的动态过程，通过在相平面上精心设计合理的开关区域，促使箭体的姿态角与姿态角速率在相平面上构成极限环，达到同时将箭体姿态角和姿态角速率限制在给定区间内的目的，但这种设计方法忽略了箭体飞行过程中可能存在的扰动，扰动会干扰极限环的形状，导致设计的目标姿态角与姿态角速率区间与实际值存在差异。同时为降低火箭生产成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊隶属度函数的火箭末级姿态分时控制方法，其特征在于：将模糊逻辑策略引入到简化侧喷流装置的末级箭体姿态控制系统中，所述侧喷流装置包括设置在圆筒形箭体圆周外侧壁上，若干个轴向和径向的喷管，所述喷管喷出气流给箭体提供俯仰、偏航和滚动控制力矩，根据控制特征量对火箭末级姿态进行控制，利用模糊逻辑规则合理地选取不同的控制喷管组合，执行控制策略。2.根据权利要求1所述的火箭末级姿态分时控制方法，其特征在于，所述模糊逻辑策略的制定方法包括如下步骤：设计所述侧喷流装置，对若干喷管进行布局；根据控制特征量设计模糊逻辑规则集合R；规则集合R中出现了很多用于制定控制策略的控制特征量的模糊逻辑判断值，所述模糊逻辑判断值为模糊的表述，采用隶属度函数表示所述模糊逻辑判断值，变成数学准确描述；输入控制特征量，通过所述隶属度函数逻辑运算获得规则集合R中每个模糊逻辑规则的隶属度取值，进而获取了各个开关策略的隶属度取值，选取所述规则集合R中隶属度取值较大的那个模糊逻辑规则作为初步控制策略，并结合控制系统的优先级规则，确定最后的控制策略。3.根据权利要求2所述的火箭末级姿态分时控制方法，其特征在于所述控制特征量包括俯仰、偏航和滚动偏差角，以及对应的俯仰、偏航和滚动角速率。4.根据权利要求3所述的火箭末级姿态分时控制方法，其特征在于所述模糊逻辑规则集合R具体设计方法为：设计所述侧喷流装置，包括设置在圆筒形箭体圆周外侧壁上均布的四个轴向喷管，喷管出口面垂直于箭体中心轴朝向箭体尾部，第一喷管和第二喷管对称设置，第三喷管和第四喷管对称设置；和两对对称布置的四个径向喷管，喷管出口面平行于箭体中心轴朝向箭体外侧，第五喷管和第六喷管对称设置第三喷管两侧，跟第三喷管固定在同一位置处，第七喷管和第八喷管对称设置在第四喷管两侧，跟第四喷管固定在同一位置处；其中，对于偏航通道，第一喷管和第二喷管提供控制偏航控制力矩，同时开第六喷管和第七喷管或者同时开第八喷管和第五喷管也能提供偏航控制力矩，且控制力矩要大于第一喷管和第二喷管所能提供的力矩；还有一种方法是同时开第一喷管、第五喷管、第八喷管或者第二喷管、第六喷管、第八喷管，此时侧喷流结构提供最大的偏航控制力矩；同样，对于俯仰通道，也可以采用同偏航通道的方式进行姿态角控制；对于滚动通道，滚动通道力矩则由成对的第五喷管、第七喷管或第六喷管、第八喷管提供，滚动控制力矩恒定；所述控制特征量包括俯仰、偏航和滚动偏差角为Δψ，Δγ，对应的角速率记为设计模糊逻辑规则集合R如下：俯仰通道：如果为很大的正值且为很大的正值，开启第四、五、六喷管；如果为很大的正值且不为很大的正值，开启第五、六喷管；如果不为很大的正值且为很大的正值，开启第四喷管；如果不为很大的正值或负值且不为很大的正值或负值，不开启姿控喷管；
如果不为很大的负值且为很大的负值，开启第三喷管；如果为很大的负值且不为很大的负值，开启第七、八喷管；如果为很大的负值且为很大的负值，开启第三、七、八姿控喷管；偏航通道：如果为很大的正值且Δψ为很大的正值，开启第一、五、八喷管；如果为很大的正值且Δψ不为很大的正值，开启第五、八喷管；如果不为很大的正值且Δψ为很大的正值，开启第一喷管；如果不为很大的正值或负值且Δψ不为很大的正值或负值，不开启姿控喷管；如果不为很大的负值且Δψ为很大的负值，开启第二喷管；如果为很大的负值且Δψ不为很大的负值，开启第六、七喷管；如果为很大的负值且Δψ为很大的负值，开启第三、七、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘李雷，岳小飞，黄晓平，唐梦莹，周一凡，李耀方，杨凯铜，王志军，杨跃，韩明晶，李钧，彭焱，赵宁，彭彦召，李文伟，
申请(专利权)人：航天科工火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：