适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法技术

本发明专利技术公开了一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，包括获得故障诊断信息；根据故障诊断信息计算控制增益；根据故障诊断信息计算发动机推力下降故障产生的附加干扰力矩，根据附加干扰力矩生成附加控制指令；利用发动机正常工况下的正常控制指令和附加控制指令叠加得到总控制指令，并将总控制指令分配到每台发动机的伺服机构，完成闭环控制。本发明专利技术形成了针对运载火箭的全环节容错控制方法，改善了控制品质，提高了容错能力。提高了容错能力。提高了容错能力。

【技术实现步骤摘要】
适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法


[0001]本专利技术属于运载火箭容错控制
，具体涉及一种适应发动机推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法。

技术介绍

[0002]目前运载火箭主动容错控制技术的研究，按照运载火箭控制器结构，可分为控制律重构和控制分配律重构两类。目前研究多集中在其中某一个方面，未形成针对运载火箭的全环节容错控制方法，控制律重构与控制分配律重构均只能解决通道等效指令或伺服指令合理性问题，无法从全局解决容错控制问题，通过本专利技术技术方案可以挖掘控制回路最大能力解决容错控制问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，克服了传统运载火箭主动容错控制技术无法实现全环节容错控制的技术问题，本专利技术形成了针对运载火箭的全环节容错控制方法，改善了控制品质，提高了容错能力。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，其特征在于，包括：获得故障诊断信息；根据故障诊断信息修正控制增益，根据修正后的控制增益得到故障工况下的基础控制指令；根据故障诊断信息计算发动机推力下降故障产生的附加干扰力矩，根据附加干扰力矩生成附加控制指令；利用故障工况下的基础控制指令和附加控制指令叠加得到总控制指令，并将总控制指令分配到每台发动机的伺服机构，完成闭环控制。2.根据权利要求1所述的一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，其特征在于，故障诊断信息为各发动机的推力系数；第j台发动机出现故障时，各台发动机的推力系数符合如下模型：其中，k
i
为第i台发动机的推力系数，k
fault
为故障发动机的推力系数，1≤i、j≤N，N为发动机总数。3.根据权利要求2所述的一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，其特征在于，运载火箭的发动机布局为四台助推发动机捆绑两台芯级发动机；根据故障诊断信息修正控制增益的方法包括：根据故障诊断信息得到控制力系数表达式：根据故障诊断信息得到控制力系数表达式：根据故障诊断信息得到控制力系数表达式：根据故障诊断信息得到控制力系数表达式：其中，分别表示芯级发动机、助推发动机在俯仰通道和偏航通道的控制力系数，代表俯仰通道，ψ代表偏航通道；k
xj1
,k
xj2
,k
zt1
,k
zt2
,k
zt3
,k
zt4
分别为第1、2台芯级发动机和第1、2、3、4台助推发动机的推力系数，P
xj1
,P
xj2
,P
zt1
,P
zt2
,P
zt3
,P
zt4
分别为第1、2台芯级发动机和第1、2、3、4台助推发动机的推力，M为运载火箭的质量，V为运载火箭的速度；根据故障诊断信息得到控制力矩系数表达式：根据故障诊断信息得到控制力矩系数表达式：根据故障诊断信息得到控制力矩系数表达式：根据故障诊断信息得到控制力矩系数表达式：根据故障诊断信息得到控制力矩系数表达式：
其中，分别表示芯级发动机、助推发动机在俯仰通道和偏航通道的控制力矩系数，表示芯级发动机、助推发动机在滚动通道的控制力矩系数；X
rxj
为发动机摇摆作用点与火箭理论尖点的距离；X
rzt
为助推发动机与火箭纵轴的距离；X
z
为火箭纵向质心位置；J
x
,J
y
,J
z
为火箭三轴转动惯量；Z
rxj
为芯级发动机摇摆点与纵轴的距离；Z
rzt
为助推发动机摇摆点距离纵轴的距离；令单台发动机正常工况下和发生故障后三通道控制能力相等，基于控制力系数表达式和控制力矩系数表达式得到如下等式：和控制力矩系数表达式得到如下等式：其中，分别表示火箭整体在俯仰通道和偏航通道的控制力矩系数；d3表示火箭整体在滚动通道的控制力矩系数；δ
ψ
、δ
γ
分别代表正常工况下俯仰、偏航、滚动通道的正常控制指令；代表俯仰通道的芯级伺服机构、助推伺服机构的等效控制摆角；代表偏航通道的芯级伺服机构、助推伺服机构的等效控制摆角；代表滚动通道的芯级伺服机构、助推伺服机构的等效控制摆角；将正常工况下三通道控制方程代入上述等式，得到修正后的控制增益；所述控制方程为：其中，代表俯仰、偏航、滚动通道的静态控制增益；代表俯仰通道的角偏差和角速度；ψ、代表偏航通道的角偏差和角速度；γ、代表滚动通道的角偏差和角速度；代表滚动通道的角偏差和角速度；代表俯仰、偏航、滚动通道的动态控制增益。4.根据权利要求3所述的一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，其特征在于，修正后的控制增益为：
其中，为俯仰通道修正后的静态控制增益；为俯仰通道修正后的动态控制增益；为偏航通道修正后的静态控制增益；为偏航通道修正后的动态控制增益；为滚动通道修正后的静态控制增益；为滚动通道修正后的动态控制增益。将故障工况下修正后控制增益代入控制方程得到进而得到分别代表推力下降故障工况下俯仰、偏航、滚动通道的基础控制指令。5.根据权利要求4所述的一种适应推力下降故障的运载火箭全环...

【专利技术属性】
技术研发人员：程堂明，朱海洋，章小芳，范瑞祥，孟刚，徐利杰，马忠辉，魏远明，牟宇，马英，张荣升，杜昊昱，王紫扬，袁晗，唐攀，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：