运载火箭自适应增广抗扰减载控制

针对运载火箭上升过程中大干扰和不确定性影响将导致姿态跟踪误差大,以及弹性振动等附加动力学影响明显的问题,设计了自适应增广抗扰减载控制系统,以实现运载火箭姿态的精确控制。首先建立了运载火箭纵向运动模型和弹性振动模型,然后以标称PID(Proportion Integration Differentiation)控制和自适应增广控制(Adaptive Augmenting Control,AAC)为基础,设计干扰补偿回路和主动减载回路减小内外扰动、弹性振动和风载荷影响;最后在风干扰、参数不确定性和弹性振动影响下进行仿真分析。仿真结果表明,与传统PID控制相比,本文设计的自适应增广抗扰减载控制系统能够适应复杂环境的影响,可提高控制精度和稳定性,具有较强的工程应用价值。     

运载火箭减载缓释机构缓释特性分析

为了提高发射可靠性,未来的运载火箭拟采用牵制释放系统.以一种新型强制式牵制释放系统为例,应用结构分析软件MSC/Marc建立了分析该系统中减载缓释机构缓释特性的有限元模型.计算结果表明:缓释销选用应变率无关型材料时,该机构的缓释力-行程曲线受火箭起飞速度等因素的影响较小,运载火箭的缓释行程以及缓释力-行程曲线可由减载缓释机构的设计来准确的控制.该机构对机械加工精度的要求不苛刻,易于加工.在选择缓释销的材料时应注意缓释过程中销内部可能出现的中心破裂.     

基于自抗扰控制技术的导弹控制系统设计

文中采用自抗扰控制技术对导弹控制系统设计的新方法和工程实现进行研究。文中借鉴常规导弹控制工程实现的设计方法和原则,提出自抗扰姿态、过载、高度控制器设计及工程实现方法,并与传统方法设计结果在数字仿真中比较。结果表明,该方法具有较强的鲁棒性和适应性,在导弹控制系统设计中应用前景较好。     

温度对减载组件减载性能影响

为研究不同温度对减载组件减载性能的影响,通过分离式霍普金森压杆装置、高低温箱和高速摄像机等多种测试手段并用,得到不同温度环境下经减载组件减载作用后弹载器件上的输出应力和应变。建立考虑温度影响的加装减载组件弹载器件非线性动力学模型,利用特征线的相容关系对方程进行理论求解,得到弹载器件结构动态响应。结果表明:随着环境温度降低,作用在弹载器件上的应力会明显增大,而且温度变化对波阻抗大的减载组件材料影响较小,而对波阻抗小的减载组件材料影响较大。     

某运载火箭防风减载装置设计与实现

在某运载火箭研制阶段,海南发射场地面风统计数据表明,实测地面风速远大于内陆发射场地面最大风速10m/s的设计指标,这对火箭的设计和适应性都带来较大影响。为确保火箭转场过程中的安全,某火箭在发射平台脐带塔和火箭级间段之间增加防风减载装置,以降低芯一级尾部弯矩载荷,保证结构安全。通过试验验证,增加防风减载装置后,弯矩和位移分别能够减小48%和60%,减载效果达到设计目的。     

自抗扰控制在飞航导弹上的应用背景研究

介绍了自抗扰控制技术(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的基本思路和设计过程,同时针对大空域飞航导弹的姿态控制进行了设计、分析和仿真计算,给出了ADRC的设计结果,说明了ADRC在动态性能、鲁棒性和简化设计上的优势。     

基于Simulink的运载火箭姿态控制系统时域仿真软件开发

运载火箭的时域仿真软件如果采用C语言开发、工作量庞大、周期长,Matlab包含仿真平台Simulink,它拥有丰富的函数模块库,无需单独开发界面,无需为实现积分算法而专门编写程序。结合实例,介绍如何利用Simulink搭建火箭姿态控制系统时域仿真模型,其中重点分析如何采用S-function实现箭体模型,如何解决时变参数输入、多维微分方程计算、合理加快仿真速度等难题。开发过程与开发结果充分表明,这种方式具有开发速度快、界面直观、通用性强等优点。     

减载材料对弹载器件抗高过载能力影响研究

采用基于Total Lagrangian方法的三维黏弹性大变形增量本构关系,运用有限元方法对高过载环境下弹载器件在发射过程中的等效应力进行数值模拟计算。分析减载材料力学特性及减载材料厚度对作用在弹载器件上等效应力的影响。结果表明：选择减载材料应选择泊松比较高的材料及其弹性模量能够使作用在弹载器件上的最大等效应力较低的材料;选择减载材料厚度应考虑既能满足作用在弹载器件上的最大等效应力较低、又能满足任务设备结构设计要求。     

运载火箭无滚控装置的制导控制技术研究

取消滚控装置可简化火箭系统方案,增加质量比,提高火箭运载能力,有效降低成本.分析运载火箭的惯性耦合和运动耦合机理,给出无滚动控制状态下,滚动角的非线性运动方程与相平面分析结果.对无滚控装置的火箭,通过解耦制导控制技术实现姿态稳定和制导目标.以无滚控装置的单推力矢量喷管固体火箭为背景,通过六自由度仿真分析,验证了解耦制导控制技术的可行性.     

新一代大型运载火箭多约束起飞漂移量控制研究

新一代大型运载火箭长征五号为中国目前推力最大的现役火箭,5m直径芯级捆绑4个3.35m助推器,起飞质量达到869t,火箭竖立在活动发射平台上时,传统火箭使用的芯级4点支撑方式已不能满足要求,改为助推器12点支撑方式.火箭周围存在液氧服务塔、液氢服务塔、支撑点等多项空间约束,并且增加了对滚动角偏差的要求,对起飞漂移控制要...     

基于空中回收的运载火箭尾舱挂取方案设计及仿真分析

运载火箭空中回收的挂取过程是整个回收过程中最关键的环节之一。针对运载火箭尾舱空中挂取的全流程,开展了将直升机作为回收平台的钩取装置设计,主要包括拉力传感器、过载保护装置、减载装置以及末端的执行机构。翼伞和减速伞从火箭尾舱的底部弹出,挂取装置可通过挂取翼伞顶部的牵顶伞实现对回收体的挂取操作。通过对挂取过程的仿真分析可以看出,回收体的质量增大时,过载显著增加,而当翼伞的收伞时间增加时,减载效果明显。     

柔性充气空间飞行器姿态控制系统设计

针对充气空间飞行器刚柔耦合影响下的高精度姿态控制问题,提出基于自抗扰控制理论的姿态控制系统设计方法。建立刚柔耦合动力学模型,综合采用线性自抗扰控制、姿态机动路径规划、脉冲调宽调频调制、滤波处理等控制策略进行柔性充气空间飞行器姿态控制系统设计。通过数值仿真实验对所设计系统进行验证,并与传统PID控制进行对比分析。仿真结果表明,采用新方法设计的柔性充气空间飞行器姿态控制系统可以适应大角度姿态机动,能够有效抑制充气囊体的柔性振动,在节省燃料消耗的同时实现高精度姿态控制。     

自抗扰控制技术在电动缸伺服系统中的研究

某舰炮高低系统采用电动缸传动方式,对高低系统进行分析,得出电动缸伺服系统的电机转动与火炮身管转动存在非线性关系,提出将自抗扰控制技术应用于电动缸伺服系统,设计了用于系统位置环的自抗扰控制器。利用MATLAB软件对采用自抗扰控制器的电动缸伺服系统进行了仿真研究,并与传统PID控制的结果进行对比分析,仿真结果表明,基于ADRC的电动缸伺服系统响应速度快、稳态误差小、无超调、定位精度高、跟踪误差小。     

商业德尔它运载火箭

德尔它运载火箭是麦道公司六十年代初为 NASA 研制的。从1960年8月首次成功发甜回声1A(Echo)卫星以来,德尔它运载火箭已经创造了令人难忘的发射成功记录,在182次发射中有171次成功,使66个通讯和导航卫星、37个气象卫星、61个科学卫星、5个地球观测卫星及13个特殊用途的卫星入轨。在过去10多年内48次发射中、有47次成功。在这个期间,德尔它火箭并不是一成不变的,而是根据卫星市场的需要一直在提高性能和增加可靠性。本文介绍了德尔它火箭的发展和导致高可靠性的关键因素以及现在的德尔它Ⅱ型火箭及其性能、计划情况和未来的发展。     

运载火箭垂直回收着陆段制导导航与控制技术研究

子级垂直回收的一项关键技术是制导、导航与控制(Guidance Navigation and Control,GNC)技术.瞄准未来的组合体回收模式,结合现阶段发动机、着陆支架等环节的性能和特点,全面分析了返回过程中最关键的垂直着陆段对控制系统的需求和约束条件,研究了一种针对垂直着陆段的GNC技术,包含高精度导航算法、...     

新一代大型运载火箭大推力直接入轨高精度姿态控制方法

为解决一级半构型的千吨级大推力新一代大型运载火箭直接入轨时刻5m直径机架变形结构干扰大、20吨级巨大载荷条件下刚晃与弹晃交联耦合严重、百吨级低温发动机氧涡轮泵停转后效干扰大、主发动机关机后姿态控制能力显著不足等难题,提出了一种分时段多维增益自适应调整技术,动态调整关机后效段姿控系统滚动通道增益,可以有效提升载荷分离时刻...     

减载材料对弹载器件抗高过载能力影响研究

采用基于Total Lagrangian方法的三维黏弹性大变形增量本构关系,运用有限元方法对高过载环境下弹载器件在发射过程中的等效应力进行数值模拟计算。分析减载材料力学特性及减载材料厚度对作用在弹载器件上等效应力的影响。结果表明:选择减载材料应选择泊松比较高的材料及其弹性模量能够使作用在弹载器件上的最大等效应力较低的材料;选择减载材料厚度应考虑既能满足作用在弹载器件上的最大等效应力较低、又能满足任务设备结构设计要求。     

基于线性自抗扰的水下运载器控制

针对水下运载器强非线性、强耦合、外界干扰、自身参数不确定的影响,基于线性自抗扰控制提出一种姿态解耦控制方法。将水下运载器各控制通道的相互耦合以及内外部的干扰作为总和扰动,通过扩张状态观测器对其进行估计,并引入到反馈控制器中进行补偿,使原非线性系统转化成线性系统,实现解耦控制。引入虚拟控制量,对舵引起的耦合进行解耦。基于此控制系统和水下运载器非线性动力学模型,给出稳定性分析。仿真结果表明,基于线性自抗扰的控制器具有响应快速、超调与稳态误差小、鲁棒性强的特点,较PID控制动态性能与抗干扰能力有较大提升。