可重復使用運載器上升段控制器設計.pdf

1、隨著航天技術的發(fā)展，為了滿足民用和軍事上的要求，提出了很多新型航天器的構想，其中可重復使用運載器便是其中的一種?？芍貜褪褂眠\載器從地面起飛，達到一定飛行速度和高度時，發(fā)射有效載荷，可重復使用運載器返回地面。使用可重復使用運載器進行發(fā)射，不受發(fā)射地點的限制，并且由于可重復使用飛行器使用組合循環(huán)推進系統(tǒng)，可以大大降低發(fā)射成本。由于可重復使用運載器具有非線性強耦合的特點，并且飛行包線大，所以對控制器提出了很多特殊的要求。
　　對可重復使

2、用運載器進行六自由度建模，參考美國蘭利實驗室提出的winged-cone模型，通過插值獲得氣動參數(shù)，對其氣動特性進行分析。通過對氣動特性的分析發(fā)現(xiàn)，隨著速度和高度的增加，可重復使用飛行器的氣動舵面效率降低，所以將采用RCS反作用推力系統(tǒng)和氣動舵面復合控制。
　　對可重復使用運載器采用動態(tài)逆方法進行精確線性化，得到偽線性系統(tǒng)，解決其非線性問題，進行氣動舵面的控制器設計。通過仿真對控制器的動態(tài)性能進行分析。
　　對RCS反作用推

3、力系統(tǒng)控制器設計。對反作用推力系統(tǒng)進行建模，設置延遲以及死區(qū)大小。進行脈寬調制，將連續(xù)信號轉化為離散開關信號。通過復合控制邏輯，分配控制力矩信號，實現(xiàn)反作用推力系統(tǒng)和氣動舵面的復合控制。
　　在整個飛行包線內采用增益預置方法進行控制器設計。通過動壓和速度選擇設計工作點，在工作點進行控制器設計，得到控制器參數(shù)，通過插值求得非工作點的控制器參數(shù)，從而實現(xiàn)整個上升段的控制器設計。通過仿真驗證控制器的動態(tài)性能，同時利用蒙特卡洛方法，對控制