基于滑模控制的可重复使用运载火箭燃料计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于滑模控制的可重复使用运载火箭燃料计算方法，所示方法包括如下步骤：步骤一、建立以伪高度变量τ为自变量的数学模型；步骤二、制定基于滑模控制理论的RLV垂直软着陆的速度控制策略；步骤三、基于滑模控制理论的RLV垂直软着陆的速度控制策略计算火箭回收过程所需燃料。本发明专利技术提出了一类基于滑模控制理论的RLV垂直软着陆的速度控制策略，并针对该策略提供了一种燃料计算方法。该方法可以提前求得火箭回收过程所需的燃料消耗量，解决了燃料约束问题。该燃料计算方法还提供了火箭减速过程中动能、势能和外部扰动三个部分的燃料消耗量的影响因子。通过调节相应的影响因子，可以控制火箭回收过程所需的燃料量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
基于滑模控制的可重复使用运载火箭燃料计算方法


[0001]本专利技术涉及一种燃料计算方法，具体涉及一种基于滑模控制的可重复使用运载火箭燃料计算方法。

技术介绍

[0002]可重复使用运载器(Reusable Launch Vehicle，RLV)成为当下研究的热门。火箭回收的方式大体上可以分为伞降回收、伞降加气囊回收、有翼水平回收、垂直回收以及旋翼方式回收等。其中，垂直回收方式最具有可行性和应用前景，已经被成功的应用于猎鹰9等火箭。
[0003]由于火箭返回过程空间跨度大，各飞行阶段任务不同，飞行环境复杂多变，存在较强的不确定性干扰，对着陆要求苛刻。除此之外，还需要满足动压、热流、过载、可用燃料等约束条件。制导技术一直是RLV研究的重点和难点。滑模控制的动态响应速度快、算法简单、物理实现容易、对参数摄动和外界干扰不敏感、鲁棒性和适应性好，适用于火箭垂直着陆。垂直回收的重点之一是实现速度可控，实现软着陆。现有针对RLV的滑模制导方法研究较少，且通常只针对无动力滑行段或作为跟踪制导的参考轨迹，并未考虑速度与燃料的影响，无法完整的实现火箭垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滑模控制的可重复使用运载火箭燃料计算方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、建立以伪高度变量τ为自变量的数学模型：学模型：学模型：学模型：学模型：其中，v为速度，θ为弹道倾角，m为导弹质量，g为地球重力加速度，P为发动机推力，δ为发动机偏转角，α为攻角，I
sg
为发动机比冲，F
e
＝[F
ex
,F
ey
]为离心惯性力，F
k
＝[F
kx
,F
ky
]为哥氏惯性力，d
w1
和d
w2
为外部扰动，D为气动阻力，L为气动升力，右上带“＇”表示关于τ的一阶导数；步骤二、制定基于滑模控制理论的RLV垂直软着陆的速度控制策略火箭回收可分为调姿段、动力减速段、气动减速段和垂直着陆段四个阶段，其中，动力减速段和垂直着陆段需要利用发动机推力控制火箭速度，由于动力减速段空气稀薄，垂直着陆段速度较小，即在控制速度时，气动力较小，可将其作为干扰项，又因为攻角和发动机偏转角较小，可以近似为零，则公式(3)简化为：其中，d为复合干扰，火箭垂直软着陆的关键在于速度控制，设如下状态误差变量e为：e＝v
‑
v
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)；其中，v
f
为常值期望速度，由公式(6)和公式(7)可得如下一阶非线性系统：针对上述一阶非线性系统设计如下任意一阶滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛永智，甘佳豪，张成新，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：