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可重复使用运载器预测制导与鲁棒容错控制

2021-07-01都延丽林海兵王玉惠

哈尔滨工业大学学报 2021年6期
关键词:系统设计

都延丽,林海兵,刘 武,王玉惠

(1.南京航空航天大学 航天学院,南京 211106;2.南京航空航天大学 自动化学院,南京 211106)

可重复使用运载器(Reusable launch vehicles, RLV)的再入制导与控制一直以来是各国研究的重点. RLV飞行包线大、再入环境复杂、约束苛刻、非线性与不确定特征强,同时,再入段大气较为稀薄,气动舵面更易发生饱和、部分失效等故障,这都为制导与控制系统的设计带来极大挑战[1]. 因此,有必要研究能够抑制不确定/干扰、舵面失效及饱和影响的具备较强鲁棒性能的容错控制策略,并引导RLV在满足再入约束的条件下到达目标位置,这对于再入飞行任务的成功来说至关重要.

针对RLV的制导律设计问题,数值预测校正制导对初始误差不敏感,落点精度较高,鲁棒性较好,目前越来越受到关注[2].Lu[3]针对不同升阻比的再入飞行器,提出统一的预测校正制导算法,但计算量较大. Xue等[4]用准平衡滑翔条件(Quasi-equilibrium glide condition,QEGC)将再入过程约束转换为倾侧角幅值约束,但在QEGC飞行特性降低的情况下,难以保证过载不突破限制. 张鹏等[5]将哥氏加速度引入QEGC并设计二次函数倾侧角幅值模型,在满足过程约束条件下以提高再入制导精度和鲁棒性. 针对RLV的不确定性/干扰下的控制问题,Wang等[6]在反步法中引入鲁棒自适应律来估计未知不确定的上界. Hu等[7]通过自适应模糊逼近和动态面控制方法来减小不确定性的影响,但学习参数较多将影响实时性. 对于舵面失效及饱和的飞行器容错控制问题,鲁棒、自适应和……

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