基于干扰力矩辨识的高精度非线性姿态控制方法

弹道式航天飞行器末修闭路制导飞行段通常采用具有非线性特性的固定姿控喷管进行姿态跟踪和稳定控制,此时姿态控制精度直接影响闭路制导效果。传统斜线开关线控制方法存在系统性姿态角偏差,导致末修推力方向与待增速度方向始终存在差异,进而影响到飞行器落点精度。提出的基于干扰力矩辨识的高精度非线性姿态控制方法,通过干扰力矩在线辨识,实时设计姿控喷管开关线,将极限环调整至环绕原点,从而提高姿控精度。基于某型飞行器的仿真结果表明,与传统设计方法相比,基于干扰力矩辨识的高精度非线性姿态控制方法可将闭路制导段姿态控制精度提高约90%,减小姿态偏差对闭路制导的影响,飞行器落点精度提高约25%。     

载人运载火箭惯性器件冗余管理中的精度控制技术

运载火箭控制系统通过惯性器件冗余信息进行故障检测以提高系统可靠性,还可对惯组冗余信息采用信息融合技术以提高火箭入轨精度。以中国现役载人运载火箭控制系统双七表捷联惯组冗余设计为例,研究惯性器件冗余管理中的精度控制技术,提出了基于惯性冗余信息故障诊断和信息融合的精度控制技术,并以其他火箭实际飞行故障案例进行仿真分析。仿真结果表明,提出的惯性器件冗余管理中的精度控制技术能有效判别故障信息,提高火箭入轨精度。     

基于查表法的姿控喷管故障诊断

针对航天飞行器姿控喷管故障的诊断问题,考虑姿控喷管开关组合与飞行器姿控力矩的关系,提出了姿控喷管故障诊断的查表法及其改进查表方法两种查表法诊断喷管故障,经仿真验证,所提方法能够快速诊断故障和确定故障位置及形式,且准确率高,并具有较好的工程应用价值。     

基于最优控制的航天器断续姿控系统设计方法

传统基于姿控喷管的断续姿控系统多采用经典的斜线开关线设计非线性控制律,系统设计时往往难以同时满足姿控精度、推进剂消耗、喷管开关次数等要求和约束。为进一步优化系统设计,实现各性能指标闭合,提出了基于最优控制的断续姿控系统二次型开关线控制方法,并推导得到了系统姿控精度模型。通过仿真试验对比了传统斜线开关和二次型开关控制的性能。仿真结果表明,两种方法下系统姿控精度计算模型正确,性能指标各有优劣,姿控系统设计时可依据系统约束综合考虑选取不同方案。     

运载器姿态控制重构研究

运载器发动机推力下降故障模式较为常见,对于典型的非致命故障采取姿态重构控制技术往往可以挽救一发飞行任务。随着计算机软件与硬件技术水平的提升,控制重构技术具有重大的意义。在此,开展了运载器故障动力学建模研究,提出了运载器重构控制技术方案。介绍了一种姿态重构控制技术研究成果,包括控制律设计与控制重分配方法,并针对所提出的姿态重构方法开展了仿真验证,结果表明姿态重构技术在发动机推力故障下仍可保证运载器良好的姿控性能与稳定能力。最后展望了智能控制技术发展前景。     

基于姿控喷管开关控制的全量耦合动力学建模与控制优化技术研究

传统运载火箭姿态控制设计与仿真均采用小偏差线性化的动力学模型,该模型无法准确体现调姿过程对飞行轨道、推进剂晃动的影响,且干扰的合成与施加方法与实际飞行不符,无法精细化分析某项干扰对实际飞行过程的影响。为了解决以上问题,建立的基于姿控喷管开关控制的全量耦合动力学模型,实现姿控-轨道-推进剂晃动的一体化耦合仿真,具备精细化分析能力,提升了设计预示能力。该技术已在中国探月三期工程中成功应用,有效降低了姿控用推进剂耗量需求,提高了火箭运载能力。     

长征系列运载火箭飞行智能化发展路线研究

中国长征系列运载火箭采取有限故障模式下的冗余设计和逃逸措施来应对飞行中的故障,尚不具备故障发生后对飞行任务的挽救能力,为进一步提升飞行成功率,总结长征系列运载火箭应对故障设计的发展历程,从总体设计角度全面规划火箭飞行智能化的发展路线,提出智能飞行方案特点、设计准则、总体布局。提出了参数采集、故障诊断、控制容错、任务重构等主要功能的技术途径,并指明待攻关的关键技术,最后对飞行智能化远期发展做出展望。     

火箭级间分离与姿控耦合影响研究

为分析分离与姿控耦合设计时的相互影响,提出了基于上面级喷管最大摆动角速度,以及基于上面级实时控制的分离与姿控耦合计算方法,建立了级间分离与姿控耦合计算模型.某型火箭级间分离计算结果表明,采用基于上面级实时控制的耦合计算方法,能够真实地反应上面级姿态控制力作用下的级间分离过程,可为箭上设备安装边界设计提供准确依据.     

单机十表冗余惯组故障后重构最优估计研究

对于单机十表冗余惯组故障后的重构估计,提出一种结合可靠性和精度的重构策略,基于该策略,提出一种在线重构估计方法,对在故障诊断中常用的校验方程残差进行分析;通过时间序列分析的方法确定噪声结构,用卡尔曼滤波对其进行在线估计,估计结果作为重构模型估计精度指标的评价;采用滤波补偿的方法对故障表进行分析计算,该方法绕过了对各轴传感器噪声的估计,直接对投影定理推导的重构模型误差进行分析。仿真结果表明,该算法对传感器精度未知的情况有较强适应性,并有较高精度。     

基于滑模的运载器主动段俯仰通道姿控系统设计

与传统比例-积分-微分（PID）控制方法相比，滑模控制（SMC）方法可以比较容易地将不确定性纳入控制器设计中，从而增强系统的鲁棒性。探索了SMC技术在运载器主动段姿态控制中的工程应用，首先通过分析基于趋近律的SMC系统，提出了降低不连续切换项系数的需求，然后研究了基于干扰上界的SMC方法。三通道小偏差仿真结果验证了两种方法的控制效果，表明第2种控制器的鲁棒性更好，稳态误差小，同时发动机喷管摆角需求较小。     

面向零窗口发射的全冗余一体化测发控系统

为了适应载人运载火箭的"零窗口"发射要求,测发控系统必须具有较高的安全性和可靠性.介绍了一种高可靠的全冗余的测发控系统方案,提高发控可靠性,完备测试覆盖性,增强系统的信息处理能力和故障适应能力,确保发射任务圆满成功.载人航天交会对接运载火箭测发控系统采用全冗余的系统方案,结合计算机自动化测试技术、VXI总线技术、光纤通...     

导弹发射车车控设备故障诊断仪

针对车控设备缺少故障诊断设备,影响部队战训任务的问题,设计并实现复杂车控设备的智能自动诊断系统。设计基于原理和故障树分析的车控设备故障诊断硬件平台,综合运用故障树诊断、模块化并行软件控制等技术,开发诊断软件。实际应用结果表明：该系统实用、检测全面,能实现复杂车控设备的智能自动诊断,节约维修时间和经费,满足车控设备故障诊断定位及维修支持的需求,对提高发射车的完好率和出勤率具有重要的军事经济效益。     

基于MATLAB／Simulink的火箭飞行故障仿真

对火箭的飞行故障进行仿真，有利于改进系统设计、提高可靠性，并为故障的诊断与隔离提供参考与支持。对火箭飞行仿真体系结构框架进行了设计。并基于MATLAB／Simulink仿真环境，实现全过程飞行仿真，给出仿真的流程。最后，以动力系统故障为例进行了故障仿真，并与正常情况进行了对比，结果合理。     

高度补偿喷管发动机在运载火箭上的应用

塞式喷管发动机具有高度补偿特性,拥有比传统的钟型喷管高的性能,因此从结构形式、性能以及结构尺寸等方面讨论塞式喷管发动机应用在多级运载火箭上的可行性,并对运载能力进行了的分析.结果表明,在现有火箭直径和长度的限制下,使用塞式喷管发动机可以大幅提高多级运载火箭的运载能力.     

内装式空中发射运载火箭点火状态多目标优化

针对内装式空中发射运载火箭状态空间广泛的特点,提出基于粒子群优化算法的空中发射系统的多目标优化方法。定义了以箭机分离时载机的姿态角、稳定伞的阻力特征、运载火箭点火时的角速度为自变量的粒子群广义位置和广义速度。建立了以箭机安全距离、运载火箭有效动能与耗能的比值、运载火箭控制机构耗能为变量的多目标优化模型。利用MATLAB软件计算优化模型,分析优化结果,证明适用于解决空中发射系统的优化问题。     

导弹发射车综合诊断与健康管理系统

为提高导弹发射车的安全性和可靠性,提出一种维修策略和方法。分析发射车故障诊断与健康管理系统的目标,制定总体结构及技术框架,优化系统监测参数及监测手段,设计并建立发射车健康管理模型。该系统可借助各种数据处理技术来诊断系统自身的健康状态,并预测故障发生的准确时间、准确位置,触发准确的管理活动,有利于提高管理和使用效率,提高部队战斗力。     

运载火箭故障诊断专家系统中知识库的设计

根据地面测试发控系统的一体化设计要求,结合数据库技术设计了一种基于Windows平台的四表制知识表示方法并针对该表示方法研制了一套知识管理策略.该管理策略满足了对知识库中知识的存储、添加、删除、修改和查询以及编辑过程中的一致性、完备性和冗余性检查要求,通过设置大量的选择添加功能,一定程度上实现了知识处理的自动化,为运载火箭故障诊断专家系统的开发和运用奠定了重要基础.