● 摘要
经典的高超声速可重复使用运载器（RLV）制导控制技术多基于线性化假设，依靠离线分析和计算得到飞行轨迹或动作序列，再进行飞行跟踪。当系统参数、动力学特性或任务发生变化后需要重新分析计算，而且缺少有效的应对突发事件的能力。因此，亟需发展对各种不确定性具有自适应能力、不依赖于机组和地面、能自动生成制导指令的先进制导与控制技术。本文针对RLV的再入飞行问题，研究在线设计同时满足热流，法向过载和动压等轨迹约束与末端精度要求的倾侧角制导律。首先推导、建立三自由度动力学方程，确定初始条件、末端精度要求和轨迹约束要求；接着利用准平衡滑翔条件（Quasi-Equilibrium Glide Condition，QEGC）简化动力学方程，利用极大值原理，把最优制导律的求解问题转化对非线性方程的求根问题，最后进行仿真证明该方法可以得到满足末端精度要求的制导律。接着详细阐述预测校正方法的原理，再利用预测校正方法设计制导律，并用QEGC把约束转换为对倾侧角制导律的上界，通过限制倾侧角的幅值来限制约束，并在计算机上进行制导仿真，证明预测校正方法结合QEGC进行倾侧角幅值限制可以得到满足末端精度要求和轨迹约束要求的制导律。最后，推导自适应制导参数调节方法，并且分析高超声速可重复使用运载器再入飞行环境可能的不确定性因素，并设计闭环制导仿真方案，最后进行了考虑初始条件不确定性的蒙特卡洛仿真，通过分析仿真结果，证明利用预测校正方法结合准平衡滑翔条件可以快速的设计出满足末端精度要求和轨迹约束的制导律，并对初始条件不确定性有较好的鲁棒性。