一种双级推力可调固体运载姿态控制方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种双级推力可调固体运载姿态控制方法及装置，其包括步骤：基于三通道刚体动力学以及双级推力固体运载姿控特性建立双级推力运载动力学模型；根据所述双级推力的宽温条件确定三通道动力系数；根据所述双级推力运载动力学模型和所述三通道动力系数计算三通道控制输出力，并根据所述三通道控制输出力实现双级推力可调固体运载姿态控制。本发明专利技术可实现具有宽温适应性的双级推力固体运载姿控系统的高精度控制，且设计结构简单，可靠性高，具有极强的工程应用前景。具有极强的工程应用前景。具有极强的工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种双级推力可调固体运载姿态控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及飞行器姿态控制领域，特别涉及一种双级推力可调固体运载姿态控制方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，飞行器飞行过程中的姿态控制需要克服的干扰包括主助推发动机的横移偏斜等干扰，而助推发动机在整个飞行过程中的横移及偏斜量往往逐步增大。对此，传统的液体运载姿态控制或者目前已有的部分固体运载姿态控制往往根据木桶效应，需要保证其最小控制力矩大于最大干扰力矩，从而需要更多的燃料，制约运载的载荷，影响运载系统的收益。特别对于小型固体运载，如果存在的无畏消极质量越多，其对于运载能力影响也越大。
[0003]相关技术中，为了尽可能降低无用工质的消耗，提出了双级推力固体运载姿态控制。其通过采用两级装药，在前半程采用较低推力装药，而后半程采用高推力装药，既能满足逐渐变大的干扰力矩，又能在干扰较小时采用小推力，减少了装药重量，降低了无效工质损失，有效提升运载效费比。
[0004]但研究发现，固体运载姿态控制采用的燃料对于宽温影响较为敏感，而两级装药更加剧了此项影响，若设计不当，基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双级推力可调固体运载姿态控制方法，其特征在于，其包括步骤：基于三通道刚体动力学以及双级推力固体运载姿控特性建立双级推力运载动力学模型；根据所述双级推力的宽温条件确定三通道动力系数；根据所述双级推力运载动力学模型和所述三通道动力系数计算三通道控制输出力，并根据所述三通道控制输出力实现双级推力可调固体运载姿态控制。2.如权利要求1所述的一种双级推力可调固体运载姿态控制方法，其特征在于，所述基于三通道刚体动力学以及双级推力固体运载姿控特性建立双级推力运载动力学模型，包括步骤：基于第一公式建立所述双级推力运载动力学模型；所述第一公式为：∑1:其中，J
x
(t)、J
y
(t)、J
z
(t)分别对应为滚动、偏航及俯仰通道的转动惯量；分别对应为俯仰、偏航及滚动通道的姿态角加速度；分别对应为俯仰、偏航及滚动通道的姿态角速度；P
p
(t)、P
y
(t)、P
r
(t)分别对应为俯仰、偏航及滚动通道的固体运载姿态控制输出控制推力；x
p
、x
y
为俯仰及偏航通道的固体运载姿态控制喷管相对于运载器参考零点距离；x
r
为滚动通道固体运载姿态控制作用力臂；x
c
(t)为航天器质心，M
x
(t)、M
y
(t)、M
z
(t)为俯仰、偏航及滚动通道的干扰力矩。3.如权利要求2所述的一种双级推力可调固体运载姿态控制方法，其特征在于，所述根据所述双级推力的宽温条件确定三通道动力系数，包括步骤：根据所述两级推力的不同宽温适应范围计算宽温条件下的固体运载姿态控制输出力；根据所述宽温条件下的固体运载姿态控制输出力和固体运载的三通道阀芯行程长度计算所述三通道动力系数。4.如权利要求3所述的一种双级推力可调固体运载姿态控制方法，其特征在于，所述根据所述两级推力的不同宽温适应范围计算宽温条件下的固体运载姿态控制输出力，包括步骤：根据第二公式计算所述宽温条件下的固体运载姿态控制输出力；所述第二公式包括：F(t)＝F1(t)(t1‑
Δt1≤t)∪(t2+Δt2≤t)，∑2:
其中，F(t)为设计的内弹道推力也即所述固体运载姿态控制输出力，F1(t)为基准内弹道推力，t1为基准内弹道低级推力段截止时刻，Δt1为低级推力段的宽温适应范围，t2为基准内弹道高级推力段的进入时刻，Δt2为高级推力段的宽温适应范围，k的限幅在[0 1]范围内。5.如权利要求4所述的一种双级推力可调固体运载姿态控制方法，其特征在于，所述根据所述宽温条件下的固体运载姿态控制输出力和固体运载姿态控制的三通道阀芯行程长度计算所述三通道动力系数，包括步骤：根据第三公式计算所述三通道动力系数；所述第三公式为：∑3:其中，Pd3(t)、Yd3(t)、Rd3(t)为俯仰、偏航及滚动通道动力系数；N
p
、N
y
、N
r
为俯仰、偏航及滚动通道所使用固体运载姿态控制发动机的台数，l
p
、l
y
、l
r
为俯仰、偏航及滚动通道的固体运载姿态控制阀芯行程长度。6.如权利要求5所述的一种双级推力可调固体运载姿态控制方法，其特征在于，根据所述双级推力运载动力学模型和所述三通道动力系数计算三通道控制输出力，包括步骤：根据第四公式计算所述三通道控制输出力；所述第四公式包括：∑4:
∑5:其中，w
cp
、w
cy
、w
cr
分别对应为俯仰、偏航及滚动通道设定的控制带宽值，T
s
为实际控制周期，Δψ(t)、Δγ(t)分别对应为俯仰、偏航及滚动通道未滤波的姿态角偏差，A
P0
(t)、A
P1
(t)、A
P2
(t)、B
P0
(t)、B
P1
(t)、B
P2
(t)分别对应为俯仰通道低通滤波器参数值；A
Y0
(t)、A
Y1
(t)、A
Y2
(t)、B
Y0
(t)、B
Y1
(t)、B
Y2
(t)分别对应为偏航通道低通滤波器参数值；A
R0
(t)、A
R1
(t)、A
R2
(t)、B
R0
(t)、B
R1
(t)、B
R2
(t)分别对应为滚动通道低通滤波器参数值，U
p
(t)、U
y
(t)、U
r
(t)为中间变量，P
maxp

【专利技术属性】
技术研发人员：张培喜，苏茂，宋长哲，王卓，田群方，陈普华，张帆，张力，张鹏，吴继华，周律，赵启扬，余先伟，史祥鹏，熊朝羽，张周周，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
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