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题目:RLV无动力着陆在线自适应制导方法研究

关键词:RLV;无动力着陆;在线自适应;制导

  摘要


可重复使用运载器(RLV)无动力着陆段是RLV无动力返回的最后阶段,直接关系着返回任务的成败。本文通过在线自适应制导方法研究,达到提高着陆精度增强对初始条件的适应性的目标。 轨迹设计是无动力着陆的关键技术。根据无动力着陆段的约束,选择“陡下滑-圆弧-指数段-浅下滑段”的轨迹剖面,建立了基于俯仰动力学关系参数计算方法,提出了无动力着陆轨迹设计流程,形成无动力着陆轨迹的通用设计方法。为了避免迭代计算,本文提出一种基于递推的轨迹快速生成算法,提高轨迹生成效率。探究轨迹剖面参数对轨迹的影响,在此基础上提出了基于“剖面族”概念的无动力着陆轨迹在线自适应方法,用于应对初始条件的不确定性,减轻制导回路压力。 制导律设计是连接轨迹设计与控制律设计的桥梁。通过分析RLV无动力着陆段的制导需求,确定了制导各通道的跟踪参数及其沿飞行阶段的制导方法。建立了三自由度仿真模型,通过三自由度仿真验证了RLV无动力在线自适应方法的制导律。 控制律设计是无动力着陆成功的保障。通过探讨该飞行器的配平与线化方法,重点分析了RLV飞行器的本体特性。提炼了RLV无动力着陆段内回路控制任务,对控制回路设计提出了设计指标。根据任务与指标探究出适用于RLV无动力着陆段的控制策略,制定控制结构并进行各通道控制律参数设计。 最后搭建无动力着陆段非线性仿真平台,定义包括气动、质量、环境及初始条件在内的不确定性参数范围及大小,采用Monte Carlo方法进行了大批量仿真验证,证明了无动力着陆在线自适应制导方法可以提高RLV无动力着陆的精度,增强对初始不确定性的适应能力。