题目：重复使用运载器末端能量管理制导控制仿真研究

 

可重复使用运载器(RLV)是指可以重复使用、能够快速穿越大气层、自由往返于地球表面与太空之间的多用途飞行器。重复使用运载器在末端能量管理段(TAEM)面临着速度和高度变化剧烈、动力学特性差异显著、在较短的时间内飞行速度经历超音速、跨音速和亚音速以及富余能量过剩等问题，本文主要针对重复使用运载器末端能量段的制导与控制问题，完成了以下几个方面的工作：

首先，根据RLV的动力学特性，结合TAEM制导与控制的特点，完成了TAEM基于动压剖面的可行轨迹规划设计方法研究。利用离线轨迹设计方法进行能量走廊和标称轨迹剖面的分析和设计，根据飞行过程中能量、动压、升阻比、攻角和过载等约束集合在一起形成合理的能量剖面，同时以纵向得到的待飞距离长度来设计地面轨迹的形状，从而得到横侧向的轨迹，完成了RLV飞行的空间轨迹的规划。

其次，针对飞行器富余能量过多的情况，采用S机动能量管理技术来消耗多余的能量。根据飞行器TAEM的飞行特点，给出了飞行器S机动能量管理制导策略，并对S机动的制导规律进行了分析，纵向制导上采取高度规划和动压规划，横侧向则根据阶段的不同采取不同的制导律，实现高效的能量管理。

然后，建立了RLV的耦合运动模型，并对RLV的耦合进行了分析。针对RLV的耦合模型，提出了基于过载反馈的系统方案与设计方法，分析了提高协调转弯能力的控制器结构及内回路反馈形式，进行了BTT控制技术、解耦控制技术的分析，完成基于过载控制的能量管理段控制系统设计，分别针对俯仰、偏航及滚转通道完成三通道控制器设计，仿真结果表明控制器在额定情况下能快速稳定的跟踪过载指令，实现了RLV的三通道解耦。

最后，基于可重复使用飞行器的飞行任务，完成了末端能量管理段的六自由度仿真，仿真结果验证了末端能量管理制导控制设计方案的可行性和有效性。