針對可重復(fù)使用空天飛行器的再入及返場問題,通過設(shè)置航路點開展了分段預(yù)測校正再入制導(dǎo)方法研究。首先,在發(fā)射坐標(biāo)系下建立了動力學(xué)模型,對再入過程中的約束條件進(jìn)行了分析與轉(zhuǎn)化;其次,給出了數(shù)值預(yù)測校正制導(dǎo)方法的設(shè)計邏輯,針對該算法迭代中可能產(chǎn)生的發(fā)散問題與飽和問題,一是引入一個調(diào)節(jié)因子來自適應(yīng)地調(diào)整迭代步長,二是為迭代設(shè)置與速度相關(guān)的誤差限,三是采用了設(shè)置航路點的方式對再入過程分段,緩解了氣動不確定性帶來的影響,完成了數(shù)值預(yù)測校正方法的改進(jìn);最后,通過對某空天飛行器的數(shù)值仿真驗證了該方法的有效性,使用航路點分段策略能夠進(jìn)一步消除制導(dǎo)指令飽和,提升制導(dǎo)精度。

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圖9 再入軌跡傾側(cè)角-時間

圖8再入軌跡速度-時間圖10再入軌跡地面軌跡-時間

圖1 典型的再入返場過程剖面

典型的再入及返場過程如圖1所示。三維動力學(xué)方程在發(fā)射系中建立，位置和速度信息均被分解成了三個方向上的分量來表示，發(fā)射坐標(biāo)系O-xyz定義如下：O為空天飛行器發(fā)射點，也是空天飛行器返回原著陸場的目標(biāo)點。Ox在水平面內(nèi)指向射向，Oy在豎直平面內(nèi)指向上方，與Ox垂直，Oz由右手定則確定....

圖2 預(yù)測-校正制導(dǎo)算法流程

預(yù)測-校正制導(dǎo)方法（也稱預(yù)測制導(dǎo)法）是以消除實際飛行軌跡的預(yù)測落點和期望落點之間的偏差為目的的制導(dǎo)方法。該方法的基本思想是利用機(jī)載計算機(jī)在線預(yù)測飛行軌跡的終端點，并將求解出的終端點狀態(tài)與理想狀態(tài)比較得出預(yù)測終端誤差，制導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)測終端誤差校正制導(dǎo)指令，使得飛行軌跡的預(yù)測終端誤差....

圖3 過程約束下的再入走廊

在再入過程中，飛行器始終要遵守約束條件。但是，在全程計算和判斷所有的約束是否都能滿足是難以實現(xiàn)的，這會極大地加大運算量。事實上，由于各個約束中均含有傾側(cè)角，可以把過程中的約束都轉(zhuǎn)化為傾側(cè)角的約束，若設(shè)置平衡滑翔段，則還需要滿足平衡滑翔約束，利用準(zhǔn)平衡滑翔條件（QEGC）可以將高度....

本文編號：4050458