姿态控制系统数控模型仿真软件设计

本文详细分析了运载火箭姿态控制系统的箭体数控模型的特点。提出运用组合算法进行运载火箭姿态控制系统数控模型仿真软件设计,介绍了箭体方程、数控差分方程常用的计算方法。所设计的仿真软件结构和处理技巧,对于缩短仿真时间,完成各种状态下的仿真任务行之有效。通过实例计算和比较,表明这些方法和措施不仅可用于全数学仿真,亦可用于半实物仿真。     

CZ-4A运载火箭姿态控制系统设计与飞行试验

本文介绍长征四号A(CZ-4A)运载火箭姿态控制系统,内容包括: a 姿态控制系统方案和组成; b 数字控制系统设计采用的数学方法; c 数字自动驾驶仪的设计; d 箭上计算机调零; e 姿态控制伺服系统; f 首发CZ-4A运载火箭控制系统飞行结果。在CZ-4A运载火箭姿态控制系统方案中,数字式自动驾驶仪,双向摇摆发动机伺服系统和计算机调零方案均是国内首次使用,由于这些新技术的采用,使CZ-4A控制系统具有高的精度,大的适应能力,是大型运载火箭姿态控制系统中较好的方案。     

某系列运载火箭多射向发射姿态控制方案研究

介绍了某系列运载火箭实现多射向发射的几种方案 ,比较了它们的优缺点。重点对转动平台和由箭载计算机实现的两种方案从姿态控制系统角度进行了阐述     

数字时序装置的研究

全数字时序装置由控制存贮器、隔离功率放大器及安全监视电路组成。其可靠性高,通用性好,修改参数灵活,响应速度快,体积小,重量轻,抗干扰能力强。使用两台数字时序装置可完成运载火箭的全部时序要求,而用机械指令装置则需三台以上     

姿态控制系统仿真算法

导弹和运载火箭的姿态控制系统庞大而又复杂,选择合理的仿真算法,对提高仿真精度,缩短仿真时间至关重要。本文详细分析了导弹和运载火箭姿态控制系统的弹体数学模型和控制数学模型的特点,提出运用组合算法进行导弹和运载火箭姿态控制系统的数字仿真计算,介绍了弹体方程、控制方程常用的计算方法,汇编了相应的标准程序。提出的处理技巧,对于缩短仿真时间行之有效。通过实例计算和比较,表明这些方法和措施不仅可运用于全数字仿真,亦可用于半实物仿真。     

长征四号外测安全系统

长征四号运载火箭连续两次成功地发射了太阳同步轨道的风云一号气象卫星。外测安全系统是该运载火箭的主要分系统之一,它与中国航天测控网的部分台、站相配合,获得了全程外弹道数据,圆满地完成了全程跟踪测量任务。测量精度全部满足运载火箭总体设计单位提出的指标要求。文中简述了测控系统的任务、组成及箭上主要设备的工作原理,最后给出了试验结果。     

基于双幂次趋近律柔性火箭滑模变结构控制

为了解决对有外界扰动和不确定参数的柔性运载火箭高精度姿态控制问题,提出一种基于双幂次趋近律滑模的变结构姿态控制算法。首先,针对弹道倾角不可测的柔性运载火箭姿态控制问题,设计了基于弹道倾角观测器的滑模变结构控制系统。其次,针对滑模变结构控制算法切换函数的影响,产生控制力矩高频抖振的问题,提出了一种具有全局固定时间收敛特效的双幂次趋近律姿态控制算法,在保证控制系统鲁棒性的前提下,保证了运载火箭完成姿态机动的速度。仿真结果表明,在外界扰动和箭体高阶弹性模态的耦合作用下,此算法在柔性运载火箭姿态控制中取得了较好的控制效果,同时具有较强的鲁棒性。     

基于整体级概念的多级固体运载火箭设计与优化

针对多级固体运载火箭小型化需求,采用整体级概念(ISC)进行总体方案改造和优化设计.描述了2种ISC概念的特点,以某三级常规方案固体运载火箭为基准,通过利用级间的剩余空间,完成ISC方案改造.建立了运载火箭的整体级发动机动力计算模型、气动计算模型和弹道计算模型,并结合任务指标要求,提出了运载火箭的总体参数优化模型.在相同的任务条件下,完成了常规方案和2种ISC方案的优化.结果表明,引入ISC概念可将运载火箭体积缩小15%～20%,起飞总重缩小1%～1.5%,满足了总体指标要求,达到了运载火箭小型化设计目的.     

运载火箭姿态控制稳定性多速率陀螺组合策略

针对运载火箭飞行姿态控制中采用多速率陀螺组合代替单速率陀螺的问题，提出了任意数量速率陀螺组合的斜率计算方法，方法适用于大型运载火箭一级飞行速率陀螺组合姿态控制方式。推导了组合斜率不确定度的计算公式，并将不确定度纳入组合系数矩阵的计算当中，从而给出了一套工程实用的多速率陀螺组合姿态控制弹性稳定性策略。利用工程实例说明了组合速率陀螺较单个陀螺的优势。多速率陀螺的使用降低了对全箭模态试验振型斜率选位和斜率测量精度的要求，可为未来运载火箭不开展全箭试验提供支撑。     

高燃压中型运载火箭发射地面低高度排导技术

综合高燃压中型运载火箭高密度发射燃气流地面排导需求及烧蚀风险分析,提出基于地面双面导流装置与高位挡流墙结合的地面低高度排导技术方案。利用火箭发射燃气动力学研究总结的燃气流膨胀特性以及导流型面设计方法,解决了地面低高度排导技术涉及的地面导流装置导流型面气动设计以及尺度控制两个关键问题。地面低高度排导技术方案设计与燃气流场瞬态仿真多轮叠代,实现了燃气流排导烧蚀范围合理控制,避免了燃气流低高度排导烧蚀反溅影响箭体。地面低高度排导技术采用专利支撑的喷水冷却防护方案实现高燃压中型运载火箭发射燃气流强烧蚀环境发射系统、发射设施综合防护。基于喷流缩比试验相似性控制方法研制了1∶10比例喷流缩比试验系统,通过喷流缩比试验验证确认高燃压中型运载火箭发射燃气流能够实现地面低高度安全、顺畅排导,同时与发射台、导流装置结构融合的阵列喷水方案能够行之有效解决高燃压中型运载火箭地面低高度排导强烧蚀难题。     

前言

弹道导弹、运载火箭控制系统和测试发控系统的研究、设计、试验是十二所的主要任务。多年来,在各级领导的指导、支持、帮助下,和各兄弟单位大力协同下,我们完成了多个不同战术技术指标的导弹和运载火箭控制系统的研制任务。实弹(箭)发射的落点偏差(人轨精度)都能满足研制技术任务书的要求。1990年4月发射“亚洲一号”卫星,人     

运载火箭产品去型号化组批投产管理模式研究

正运载火箭研制生产属于大型的系统工程,具有复杂的总体及分系统层级关系,较高的技术门槛,同时存在生产数量、生产工艺、适用条件及环境条件等生产输入要求变化频繁且定制的特点。在运载火箭系统中,型号产品分别隶属于不同分系统层级,一般而言,整箭单机总数量近千余台套,且涉及不同分系统的单机单位众多。因此要在任务规定期限内保质保量完成相关分系统的单机产品设计、生产、试验、交付工作,便成为按任务要求节点完成发射的关键环节。与此同时,各大总体用户及有效载荷领域对运载火箭星箭接口的差异化需求不断增加,一箭两星、一箭三星甚至一箭六星的需求日益增加,都对运载火箭生产带来了新的挑战。     

考虑质心漂移的载人月面着陆器自适应姿态跟踪控制

月面着陆器在下降着陆过程中质量变化大,质心漂移及其引起的姿态扰动问题突出。载人月面着陆任务对安全性可靠性要求高,如何提高姿态控制的精度和稳定度是着陆任务顺利实施的关键。文章提出采用反作用控制系统和推力矢量控制的联合姿态控制方案,设计了自适应姿态控制器及质心漂移自适应估计器,通过李雅普洛夫方法证明闭环姿态控制系统稳定,引入反作用控制和推力矢量控制的误差特性以检验控制器的鲁棒性。数值仿真结果表明该控制方案可行,所设计自适应姿态控制器能使姿态控制系统稳定,推力矢量控制侧摆能使推力指向跟踪质心,可为工程应用提供参考。     

用非线性自整定数字滤波器、线性非递归式数字滤波器作弹性飞行器的姿态控制校正装置

本文在以前结果[1]、[2]的基础上,对非线性自整定、线性非递归式两种数字滤波器作弹性飞行器姿态控制校正装置进行了研究.非线性自整定数字滤波器的算法,比文献[1]更为简化并有所改进,针对弹性控制对象重新设计了自整定特性.文中给出了算法,运算量估计以及作为设计例的某飞行器姿态控制系统动态过程的数字计算结果.设计例验证了两种滤波器的设计、算法和控制效果.值得注意的是,所提出的两种数字式控制方案,在实现时仅需要一台微型数字机,而无需速率陀螺.     

运载火箭的一种自适应姿态开环减载控制技术

针对运载火箭在高空风区域飞行时的减载需求,提出了一种自适应姿态开环减载控制技术。此减载控制系统采用加速度计测量火箭箭体的法向与横向视加速度,采用速率陀螺测量箭体绕质心转动角速度。设计了一种门限自动切换判别结构,使控制系统能够自动从传统纯姿态控制切换到姿态开环减载控制。当火箭遭遇到很大高空风时,控制系统姿态回路开环,俯仰通道和偏航通道分别跟踪零法向、横向视加速度指令,使火箭转到来流方向,实现减小气动载荷的目的。以某型运载火箭为例对比了几种控制方案的减载效果,仿真结果表明自适应姿态开环减载控制有效提高运载火箭减载效果,具有工程应用价值。     

基于箭体系的最佳解耦姿态控制方法

提出运载火箭姿态控制的一种最佳解耦控制方法。传统的运载火箭姿态控制，是通过对火箭在制导坐标系（发射惯性坐标系）中定义的欧拉角，形成俯仰、偏航、滚动三个独立回路的姿态控制指令，控制弹体姿态稳定、快速地跟踪指令姿态角。由于控制力矩是分别绕箭体轴给出的，而箭体轴通常与欧拉角的瞬时转轴不重合，所以造成三个控制回路的耦合（只有当偏航、滚动姿态角皆为零时才完全解耦），因此欧拉角控制的解耦问题成为许多学者的研究课题，并给出了一些解耦控制方法，但都比较复杂，实现困难。本文提出的最佳解耦控制方法是基于箭体坐标系的，该方法是根据实时确定的箭体系到指令箭体系的方向余弦矩阵，确定一组箭体系分别绕各轴的转角△θx1，△θy1,△θz1，即箭体各轴同时转动角△θx1，△θy1,△θz1，后可使箭体系与指令箭体系重合，这样便保证了解耦和最小转角的最佳控制。该方法成功地应用于大范围机动变轨控制，也将适用于其它轴对称飞行器的控制。     

基于摄影测量的超大尺寸舱段装配变形分析技术

针对运载火箭箭体结构舱段装配过程中形位精度测量及变形控制的需求,开展超大尺寸舱段精确、高效测量技术研究.首先,对比分析了不同测量技术方案的优缺点;其次,根据摄影测量技术的原理建立了超大尺寸舱段摄影测量的流程,完成了点云数据的采集,基于点云数据重构产品模型,开发软件进行数据的对齐与对比,实现产品形位精度的测量与装配变形的...     

运载火箭无线修正制导系统的探讨

主要讨论发射卫星用运载火箭制导系统采用无线电制导的情况.世界各国经历了无线电制导——惯性制导——惯性+无线电混合制导的过程,而日本则始终采用无线电制导系统.无线电制导重新采用的主要原因有:适合于发射卫星用运载火箭的工作特性;能发挥软件功能,提高制导精度;能使发射场附近的各种设施联机使用,能有效地综合利用遥控、遥测、外测、控制、通信等信息;地面雷达、计算机可多次使用,箭上设备简单.着重介绍日本的无线电制导技术和应用情况,以及KRR测量系统的弹道计算过程.无线电制导的前提是有效利用软设备的功能.以软设备为中心的惯性+无线电混合修正制导是各种宇航制导工程的基础,将获得越来越广泛的应用.     

闭路制导下提高姿态控制精度方案研究

为满足闭路制导对姿态跟踪精度的要求 ,本报告提出了一种新的控制方案 ,即具有积分性质的姿态控制方案 ,对其进行了详细的理论分析 ,并在此方案基础上完成了某型号稳定性分析 ,进行了数学仿真试验验证 ,结果表明 ,在不损失原方案裕度的基础上 ,姿态偏差得到了有效控制     

弹性体运载火箭建模及控制器设计

考虑运载火箭飞行过程中的弹性振动特性,对运载火箭进行全量动力学建模以及控制器设计。首先将运载火箭考虑为一维梁模型并建立全量动力学模型,分别引入自适应滤波姿态控制算法和H_2范数鲁棒增益调度控制算法设计控制器。仿真结果表明:在考虑舵机非线性情况下两种控制方法均能够满足精度要求,在具有较大外部扰动情况下,鲁棒增益调度控制算法相较于自适应滤波算法具有较强的鲁棒性。