重复使用运载器在线轨迹生成技术研究

提出一种与重复使用运载器末端区域能量管理制导策略相适应的在线轨迹生成技术。首先,形成在线轨迹生成技术相关的概念,分析在线轨迹生成技术的思想,给出轨迹设计方法。这种方法充分考虑RLV的飞行能力,根据当前的状态和末端期望的状态,规划动压剖面,利用质点动力学方程在空间上的等价,在动压剖面上规划高度剖面,并且将各种动态约束融入到轨迹设计中,自主生成一个物理上可飞的、稳定的轨迹剖面,减少轨迹设计的迭代次数和时间。最后在不同的初始条件下进行了在线轨迹设计,结果表明了此方法的鲁棒性和实用性。     

基于拟平衡滑翔的再入轨迹快速规划方法

针对高超声速飞行器多约束条件下的再入轨迹规划问题,提出了一种基于拟平衡滑翔条件的三维再入轨迹快速规划方法;该方法充分利用滑翔式高超声速飞行器的再入飞行过程中的拟平衡滑翔条件,将过程约束转化为对倾侧角的约束;纵向轨迹规划采用直接规划倾侧角的方法,在倾侧角约束空间中利用内插的方法得到倾侧角剖面;侧向规划采用横程约束走廊确定倾侧角的反转时刻;最后,对该轨迹规划方法进行了算例分析,结果表明：该轨迹规划方法能够在满足各种过程约束和终端约束的情况下快速完成再入轨迹规划。     

飞行器无动力飞行能量消耗控制技术研究

飞行器无动力返场着陆过程中,由于初始速度、高度和位置不确定,会导致飞行器相对能量过高,不能在预定的机场着陆,并且可能造成危险。针对上述问题,本文借鉴了航天飞机的策略,采用S转弯的方式来消耗飞行器多余的能量,使飞行器无动力下滑过程中具有合适的能量,保证飞行器的安全着陆。本文首先详细讲述了能量消耗的基本思想,采用S转弯增加待飞距离的方案来消耗能量。接着,对S转弯的方向以及S转弯半径的大小进行了深入研究。最后,通过非线性三自由度制导仿真环境,对S转弯策略进行了仿真验证。结果表明,该能量消耗方案具有工程实用性和鲁棒性。     

RBCC飞行器上升段飞行走廊规划方法

摘要：为解决火箭基组合动力飞行器上升段飞行过程中飞行走廊规划的问题,提出一种基于马赫数-高度参考曲 线的走廊规划方法。针对飞行器的飞行任务及飞行过程中的多约束问题,建立基于二分法求解迎角实现走廊规划的 算法流程,选择马赫数-高度曲线作为走廊剖面,依据二分法求解迎角最大值最小值的思路,对马赫数和迎角二分求 解,并对规划方法进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法能够在满足各种约束的情况下求解出合理的走廊剖面。     

末端区域能量管理段约束控制技术

针对重复使用运载器(reusable launch vehicle,RLV)在末端区域能量管理(terminal area energy management,TAEM)段中存在的多约束问题,提出了一种TAEM段约束控制策略。通过俯仰角速率控制TAEM内回路,提高了控制系统的稳定性;设计了迎角和过载约束控制回路,在此基础上,采用动态约束的思想,实时进行约束控制回路的切换,保证了飞行的安全;并分别在常规控制策略和约束控制策略2种情况下进行了仿真验证。仿真结果证明:采用约束控制策略可以保证RLV迎角和过载不超出限制,可以保证最终的安全着陆。     

无人直升机自动起降段高度控制技术研究

无人直升机自动起降是飞行控制过程中的重难点,针对某型无人直升机自动起降阶段出现的特殊问题,考虑质量不确定性以及地效因素的基础上,设计出基于高度的高度控制和基于升降速率的高度控制两种控制方案,通过Matlab仿真和综合仿真对比,说明基于升降速率的高度控制方案能够较好地解决不确定性问题,满足了不同环境下飞行控制性能要求,并提高了控制精度,更适合样例无人直升机起降段的高度控制。     

复杂条件下无人机着陆纵向控制技术研究

无人机自动着陆过程受环境因素影响较大,为了提高无人机在复杂条件下的着陆精度,增强无人机环境适应性,针对某无人机精确着陆要求,分析了无人机着陆误差较大的主要原因,给出了改进措施,分别验证了陡下滑段自动配平和浅下滑段动力补偿的控制效果。最后采用蒙特卡罗方法对各种不确定性下的着陆进行仿真验证,仿真结果表明,改进后的着陆方案能够有效地减小无人机着陆误差,提高无人机着陆精度。     

高超声速飞行器再入段RCS 姿态控制

为满足反作用控制系统(reaction control system,RCS)姿态控制需求,对高超声速飞行器再入段的姿态控制进行研究。以X-34的RCS系统为对象,建立了RCS的数字模型,设计了RCS姿态控制率与PWPE脉冲调制器,利用非线性描述函数法分析姿态控制系统的稳定性,并通过Matlab仿真验证了所设计的RCS姿态控制系统性能。仿真结果表明:该PWPF脉冲调制可以满足RCS姿态控制的需要,同时与传统的PWM脉冲调制相比,可以较大地降低RCS消耗的流量与开启次数,可为高超声速飞行器再入段RCS姿态控制系统设计提供参考。     

重复使用运载器末端区域能量管理轨迹鲁棒性分析

为研究重复使用运载器末端区域能量管理段下滑轨迹线的鲁棒性,提出一种基于质点动力学的轨迹鲁棒性分析方法。首先给出基于质点动力学的轨迹设计方法,根据轨迹设计的原理,提出TAEM轨迹鲁棒性的概念,给出了影响TAEM轨迹鲁棒性的不确定性因素。然后定义了能量梯度,将能量梯度作为评价能量积累和消耗能力的指标,并分析了影响能量梯度的主要因素。接着给出了末端区域能量管理轨迹鲁棒性的分析方法。最后,以某重复使用运载器( RLV)为例,分析了建模不确定性对能量走廊和标称轨迹剖面的影响。     

无人机发动机停车应急着陆纵向控制律研究

本文以工程实践为背景,针对某对象无人机空中发动机停车情况下的着陆过程,提出了在纵向通道内使用“变轨迹角控制”的思想,用以确保纵向通道内无人机以合适的飞行速度跟踪着陆轨迹.并以此为基础,设计了无动力情况下无人机着陆的纵向控制方案,克服了常规控制策略中升降舵无法同时实现跟踪高度和控制速度的缺点,并通过数字仿真验证了应急着陆中使用该控制策略的合理性.