题目：可重复使用运载器再入制导研究

可重复使用运载器（RLV）以其高可靠性及低成本必将成为未来空天运输的主流，而在整个RLV任务飞行过程特别是再入段中，制导控制技术直接决定了运载器最终是否能安全地返回，所以在整个RLV系统工程中占据着重要的地位。 针对于可重复使用运载器的再入制导问题的核心和难点在于如何使运载器在整个再入过程中满足所有的轨道约束和终端约束。作为经典算法的航天飞机的制导方法包括轨道规划算法和轨道跟踪算法：预先把所有的轨道约束都表示为速度-阻力空间内的不等式，而所有的终端约束都可以通过调整阻力曲线来得到满足，然后采用反馈线性化的方法设计控制律对预规划的阻力方案进行跟踪；对于侧向控制，采用航向误差阈值控制律来实现。 本文在航天飞机制导方法基础上提出了一种新的轨迹规划-轨迹跟踪制导率，与前者不同的是，后者轨迹规划和轨迹跟踪过程都直接在速度-高度空间内进行，相对于前者而言，由于高度、速度都是动力学方程的状态，所以对其进行动力学控制设计和跟踪更加简洁。同时为了适应某些飞行任务的大航程需要，本文专门设计了一个航迹角控制器来增大航程。 在对航迹进行规划时，在已知初始状态下推断出落点区域具有重要意义。本文探讨了一种不是基于最优控制的落点区域求解方法。为了满足约束，该方法先在能量-阻力空间里描绘出边界曲线，然后通过仿真来得到实际的可用边界。得到可用上下边界以后，对其进行插值得到阻力方案，然后通过反馈线性化进行跟踪得到纵向轨迹；相应的横向控制，通过不同时刻的倾侧机动来进行实现。这样对应于最大（小）阻力的最近（远）端，以及倾侧角恒为正（负）的左（右）端组成了最终的区域边界。 本文的另一个部分是针对于最优控制与参数优化方法在再入制导中的应用，采用古典变分法和极大值原理直接求解，会得到一个异常复杂的两点边值问题，很难得到准确解；如果对控制量进行参数化然后采用非线性规划进行处理，问题会得到很大的简化。选择适当的优化算法对最后获得精确解很重要。 另外本文进行了大量仿真以论证算法的性能和其可行性。在文章的结尾处给出了结论。