气动舵面/RCS复合控制系统构型设计与仿真

doi:10.7527/S1000-6983.2016.0167

导航制导与控制

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气动舵面/RCS复合控制系统构型设计与仿真

鹿存侃, 胡永太

西安飞行自动控制研究所飞控部, 西安 710068

收稿日期:2016-04-12 修回日期:2016-05-11 出版日期:2017-01-10 发布日期:2016-06-13
通讯作者: 鹿存侃,Tel.:029-88398294,E-mail:diabloj99@qq.com E-mail:diabloj99@qq.com
作者简介:鹿存侃,男,博士,高级工程师。主要研究方向:空天飞行器制导与控制系统总体设计。Tel.:029-88398294,E-mail:diabloj99@qq.com;胡永太,男,硕士,研究员。主要研究方向:空天飞行器制导与控制系统总体设计。Tel.:029-88398294,E-mail:13991809811@139.com

Design and simulation of configurations for aerodynamic surfaces/RCS blended control system

LU Cunkan, HU Yongtai

Flight Control Division, Xi'an Flight Automatic Control Research Institute, Xi'an 710068, China

Received:2016-04-12 Revised:2016-05-11 Online:2017-01-10 Published:2016-06-13

摘要/Abstract

摘要：

针对空天飞行器再入段异构执行机构复合控制问题，基于气动舵面和反作用推力器的特性，提出了适用于空天飞行器的3种气动舵面与反作用控制系统的复合控制构型：指令型、力矩型、指令误差型，以及相应的控制律设计方法，在此基础上完成空天飞行器再入段的控制系统设计。仿真结果表明，3种构型的复合控制系统均能满足指令跟踪性能要求，其中指令型复合控制系统气动舵工作最为平稳，推力器开启频次最少。从工程应用的角度出发，指令型复合控制系统的综合性能最为理想。

关键词: 空天飞行器, 复合控制, 控制分配, 反作用控制系统, 控制构型

Abstract:

According to the blended control problem of aerospace vehicle with multiple control effectors during the reentry phase, based on the characteristics of aerodynamic surfaces and pulsed reaction control jets, three different compound controller configurations are proposed:command configuration, moment configuration and command error configuration. The corresponding control laws are also developed to complete the control system design for the reentry phase of aerospace vehicle. Simulation results show that all of the three control systems have strong abilities of tracking command rapidly. The smoothest responding of aerodynamic surface and the least frequency firing of jets are achieved with the command configuration controller. According to the work of effectors, the command configuration controller is the most effective in practice.

Key words: aerospace vehicle, blended control, control allocation, reaction control system, control configuration

中图分类号:

V249.1

鹿存侃, 胡永太. 气动舵面/RCS复合控制系统构型设计与仿真[J]. 航空学报, 2016, 37(S1): 106-111.

LU Cunkan, HU Yongtai. Design and simulation of configurations for aerodynamic surfaces/RCS blended control system[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2016, 37(S1): 106-111.

参考文献

[1] 吴了泥. 可重复使用运载器亚轨道再入段制导与控制技术研究[D]. 南京:南京航空航天大学, 2009:4-7. WU L N. Research on guidance and control technology of suborbital reentry for reusable launch vehicle[D]. Nanjing:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2009:4-7 (in Chinese).
[2] 王文正. 气动舵面与RCS的复合控制研究[R]. 绵阳:中国空气动力研究与发展中心, 2005:114-117. WANG W Z. Research on composite control using aero control surface and RCS[R]. Mianyang:China Aero Dynamic Research and Develop Center, 2005:114-117 (in Chinese).
[3] 宁国栋, 张曙光, 方振平. 跨大气层飞行器再入段RCS控制特性[J]. 飞行力学, 2005, 23(3):16-20. NING G D, ZHANG S G, FANG Z P. Research on the reaction control system for spacecraft re-entry flight[J]. Flight Dynamics, 2005, 23(3):16-20 (in Chinese).
[4] SHERTZER R H, ZIMPFER D J, BROWN P D. Control allocation for the next generation of entry vehicles[C]//Proceeding of the AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference. Reston:AIAA, 2002:5-8.
[5] 房元鹏. 可重复使用航天器再入段复合控制方法研究[J]. 飞行力学, 2008, 26(1):60-63. FANG Y P. Research on composite control method for reusable launch vehicle[J] Flight Dynamics, 2008, 26(1):60-63 (in Chinese).
[6] 周宇. 重复使用运载器再入段控制技术研究[D]. 南京:南京航空航天大学, 2009:4-7. ZHOU Y. Research on control technology of reentry for reusable launch aircraft[D]. Nanjing:Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2012:4-7 (in Chinese).
[7] 刘超逸, 唐硕, 许志. 可重复使用运载器复合控制研究[J]. 计算机仿真, 2013, 30(10):76-80. LIU C Y, TANG S, XU Z. Research on hybrid control for reusable launch vehicle[J]. Computer Simulation, 2013, 30(10):76-80 (in Chinese).
[8] 周锐, 杨晓东, 王军. 具有异构多操纵机构的飞行器复合控制技术[J]. 宇航学报, 2008, 29(4):1297-1301. ZHOU R, YANG X D, WANG J. Blended control of flight vehicle with different kinds of control effectors[J]. Journal of Astronautics, 2008, 29(4):1297-1301 (in Chinese).
[9] BOLENDER M A, DOMAN D B. Nonlinear control allocation using piecewise linear functions[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2004, 27(6):1017-1027.
[10] HU W J, ZHOU J. Design of neural network variable structure reentry control system for reusable launch vehicle[J]. Journal of China Ordnance, 2008, 4(3):191-197.
[11] 潘彦鹏, 周军, 呼卫军. 临近空间飞行器再入段复合控制律设计[J]. 系统工程与电子技术, 2013, 35(11):2364-2369. PAN Y P, ZHOU J, HU W J. Design of the compound control law for near space vehicle reentry[J]. System Engineering and Electronics, 2013, 35(11):2364-2369 (in Chinese).

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[1]	胡润昌, 王子安, 陈永亮, 周大鹏, 杨大鹏, 龚正. 基于L1自适应推力矢量型V/STOL飞行器增稳控制[J]. 航空学报, 2023, 44(S1): 727642-727642.
[2]	李政, 于剑桥, 赵新运. 空空导弹敏捷转弯固定时间收敛滑模控制[J]. 航空学报, 2023, 44(8): 327262-327262.
[3]	姜松成, 杨慧, 王岩, 肖洪, 刘永斌, 李传扬. 变形翼可调泊松比柔性蒙皮力学特性分析[J]. 航空学报, 2023, 44(13): 227748-227748.
[4]	张志冰, 张秀林, 王家兴, 史静平. 一种基于多操纵面控制分配的IDLC人工着舰精确控制方法[J]. 航空学报, 2021, 42(8): 525840-525840.
[5]	尤志鹏, 杨勇, 刘刚, 曹晓瑞, 郑宏涛. 基于Kalman滤波的空天飞行器再入制导算法[J]. 航空学报, 2021, 42(11): 524608-524608.
[6]	王嘉炜, 张冉, 郝泽明, 李惠峰. 基于Proximal-Newton-Kantorovich凸规划的空天飞行器实时轨迹优化[J]. 航空学报, 2020, 41(11): 624051-624051.
[7]	董旺, 齐瑞云, 姜斌. 空天飞行器直接力/气动力复合容错控制[J]. 航空学报, 2020, 41(11): 623850-623850.
[8]	蒙超恒, 裴海龙, 程子欢. 涵道风扇式无人机的优先级控制分配[J]. 航空学报, 2020, 41(10): 324017-324017.
[9]	郑峰婴, 刘龙武, 程月华, 陈志明, 成锋娜. 复合式旋翼飞行器多目标控制分配策略[J]. 航空学报, 2019, 40(6): 322727-322727.
[10]	张友安, 梁勇, 刘京茂, 孙玉梅. 基于轨迹成型的攻击角度与时间控制[J]. 航空学报, 2018, 39(9): 322009-322017.
[11]	李海涛, 林杰, 韩邦成. 基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配扰动抑制[J]. 航空学报, 2018, 39(4): 421641-421641.
[12]	方群, 刘怡思, 王雪峰. 空天飞行器弹道/轨道一体化设计[J]. 航空学报, 2018, 39(4): 121398-121398.
[13]	陈琦, 陈坚强, 张毅锋, 袁先旭. RCS对舵面控制特性影响的数值模拟[J]. 航空学报, 2018, 39(11): 122141-122149.
[14]	常海涛, 黄攀峰, 王明, 孟中杰. 空间细胞机器人接管控制的分布式控制分配[J]. 航空学报, 2016, 37(9): 2864-2873.
[15]	林清, 蔡志浩, 闫坤, 王英勋. 升降舵辅助操纵的自转旋翼机自适应姿态控制[J]. 航空学报, 2016, 37(9): 2820-2832.

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