尤志鹏,杨勇,刘刚,曹晓瑞,郑宏涛

中国运载火箭技术研究院,北京 100076

近年来以X-37B、IXV、X-33等为代表的升力式可重复使用空天飞行器得到越来越广泛的关注,促进了低成本进出太空技术的发展,为先进制导控制等相关技术的进步和试验验证提供了可靠平台,成为近年来研究的热点[1-2]。为应对再入过程中热流、过载等严苛的约束,将飞行器精确导引至目标点,以高精度、高自主性、高鲁棒性为特征的新一代再入制导算法得到持续而深入的研究。但由于飞行过程中具有高动态、参数不确定性大、飞行工况变化剧烈的特点[3],偏差在线修正能力强、自适应性高的再入制导算法仍待进一步开发。

再入制导从算法上主要包含标准轨迹制导和预测校正制导[4]。标准轨迹制导算法在航天飞机再入制导律设计中取得了巨大的成功,这种制导算法需要事先或在线生成参考轨迹剖面,通过偏差反馈形成制导指令,计算量小,容易满足再入走廊要求,但这种算法对初值、参数偏差、控制饱和等因素比较敏感,制导偏差较大。预测校正制导算法在制导精度方面具有优势,自适应能力强,鲁棒性好,但是由于预测过程通常需要进行多次弹道积分,计算资源需求较多。降低预测过程所需资源,提高预测快速性,对预测校正制导的应用将产生诸多有利影响。

早期预测校正算法大多设计参数较多,迭代过程较为复杂。Powell[5]为火星探测器设计了预测校正再入制导律,以四阶次龙格库塔法积分三自由度质点动力学方程,寻求满足约束条件的倾侧角幅值指令和倾侧方向指令。……