可重复使用航天器反作用力控制系统控制方法

可重复使用航天器(RLV)再入过程初期,反作用力控制系统(RCS)是其姿态控制的主要手段,优化RCS控制方法可以降低RCS总冲需求并提高系统动态响应,以提高航天器的任务载荷和任务可靠性。以某跨大气层飞行器RCS为研究对象,给出了RCS模型和3种RCS控制方法,并进行仿真计算分析3种方法在完成特定飞行任务时的姿态控制效果及总冲需求。仿真结果表明:3种方法均能完成飞行器姿态控制,并各有其优缺点。本文的研究将为RLV飞行控制系统控制率设计提供有效参考。     

小型自动着陆试验机的开发

为了使我国的无人驾驶有翼返回式航天飞机系统得以实现，从１９９０年后半年起开始了对必要的飞行试验推进体制的具体化工作。经过１９９３年的预研，从１９９４年起开始了小型自动着陆正式方案的基本设计。在３年中进行机体的制造，并且短短的两年时间完成新的开发。     

基于反作用发动机推力的空天飞行器再入姿态飞行控制

研究了空天飞行器(ASV)再入跨大气层飞行时的姿态控制问题。在ASV跨大气层再入飞行时,通过反作用控制系统(RCS)中的反作用发动机推力产生控制力矩来控制ASV的姿态,以补偿气动舵面操纵失效或者部分失效而引起的控制力矩不足;随着空气密度的增加,气动舵面逐步介入控制系统,RCS随之逐步退出.由于快回路控制器产生进行姿态控制所需要的控制力矩,其通过相应的控制分配将控制力矩映射到作动器,为了减轻作动器的抖振,提出了利用基于区域模型的T-S模糊多模型控制方法设计快回路控制器,在跟踪期望角速度的同时,柔化控制信号.最后通过仿真验证了所提方法的有效性.     

飞行器RCS控制力矩辨识方法研究

对于依靠RCS(反作用控制系统)进行控制的返回舱等跨大气层飞行器,如何获得其在真实飞行条件下RCS的控制力矩一直是一个难题。本文提出了采用系统辨识技术得到RCS控制力矩的思路,研究建立了基于最大似然准则和牛顿-拉夫逊迭代算法的参数辨识算法模型。仿真辨识及对某飞船返回舱实际飞行数据的辨识结果表明,本文建立的方法是有效的,利用其能够对飞行器的气动力矩和RCS控制力矩同时进行有效辨识。     

小型自动着陆试验机的导航,制导和控制

导航，制导和控制是日本确定可返回收式航天飞机自动着陆技术的小型自动着陆试验机中的重要的部分，本文重点讨述导航，制导和控制系统的开发及设计的要点，飞行试验的结果，及试验过程中的经验教训。小型自动着陆试验机是从１９９４年４月正式开始基本设计。     

展望未来的高超音速飞行推进器新技术

高超音速飞行推进器在军事和民用上都有广泛的应用前景。特别是在军事上，研制出推重比更高，制造成本更低，使用经济性更好的推进器，一直是科技发达国家，如美国、俄罗斯和法国加速发展的目标。本文对高超音速飞行推进器的技术发展趋势进行了综述。     

某机蹬舵反倾斜问题研究

本文通过理论分析和数字住仿真计算，讨论了某型飞机在有自动飞行控制系统工作时出现的蹬舵反倾斜问题，找出了问题存在的原因（飞控系统中交联信号侧向过载ｎ，在副翼通道中的正反馈是引起某机产生蹬舵反倾斜的主要原因），给出了蹬舵反倾斜对飞机品质的影响，提出了改进措施，在飞机试飞中得到了应用。     

航天飞机再入大气层的最大距离飞行

本文应用状态方程,最优升力控制方程和伴随方程的变分方程组,解出当航天飞机从再入高度到终态高度时,多次跳跃的最大距离飞行.计算表明,具有最优升力控制的最优轨迹的飞行距离最大,高度振荡较小,跳跃的次数较少,因而更适于高效率制导.最后还计算考虑了过载和最大热流等的约束。     

推进操纵飞机的应急飞控系统在F—15上的飞行试验

一种推进操纵飞机（ＰＣＡ）系统在Ｆ－１５飞机上的飞行试验已在ＮＡＳＡ德赖登飞行研究中心进行。飞机在使用手动油门的工作方式和一种增强系统工作方式锁定所有飞行操纵面的条件下飞行。后一种方式中，飞行员的拇指轮指令和飞机反馈参数用于油门定位。飞行评价结果表明，ＰＣＡ系统可以用于使一架主飞行控制系统发生故障的飞机安全着陆。ＰＣＡ系统曾用于把Ｆ－１５飞机从严重失去操纵条件改出、下降和着陆。这个报告描述了ＰＣＡ     

基于滑模观测器位置检测的水下推进器直接转矩控制研究

水下推进器是水下航行器的重要组成部分,为提高其转矩响应性能,提出了一种基于滑模观测器位置检测的水下推进器直接转矩控制方法。该方法将一种双曲正切函数引入线反电动势(EMF)滑模观测器,并将该滑模观测器应用于水下推进器直接转矩控制系统中,使得驱动控制系统通过水下推进器线反电动势观测值进行扇区判别与转矩估计,从而获得6个离散的换相信号,实现无位置检测的水下推进器直接转矩控制。仿真试验表明:所提控制方法能够很好地观测线反电动势,提高转矩动态响应,减小系统抖振幅度。     

可重复使用航天器再入段复合控制方法研究

可重复使用航天器再入过程初期,反作用力控制系统是其姿态控制的主要手段,结合气动舵面可以减小飞行器对该系统的总冲需求,提高飞行器动态响应特性。给出了反作用力控制系统与气动舵面复合姿态控制系统的组成及三种复合控制指令分配策略,并进行了仿真计算,分析了三种策略的姿态控制效果及总冲需求。仿真结果表明,三种方法均能完成飞行器姿态控制,并各有其优缺点,研究结果为航天器飞行控制系统控制律设计提供了有效参考。     

内装式空射火箭箭机分离RCS姿态控制方案研究

采用反作用喷气控制系统(RCS)对内装式空中发射运载火箭箭机分离阶段实施姿态控制的方案进行了研究.根据不同发射条件下的箭机分离运动,确定了RCS启控时运载火箭的飞行状态,设计了发动机点火前的运载火箭俯仰运动程序.在此基础上,给定标准弹道方案,并确定了RCS推力器组合方案.采用脉冲调宽调频(PWPF)调制方法,设计出适合...     

基于部件分解法的运载火箭RCS仿真计算方法

为估算运载火箭的RCS（Radar Cross Section,雷达散射截面积）,采用部件分解法对运载火箭进行电磁散射几何建模,根据飞行过程中运载火箭和雷达的几何关系建立雷达照射目标视线角的计算模型,并运用高频散射理论提出运载火箭RCS的仿真计算方法;最后,对运载火箭的静态RCS和动态RCS进行仿真计算与分析.结果表明：对运载火箭电磁散射几何建模合理可行,提出的火箭RCS计算方法可以满足工程应用需要.采用该方法仅修改几何建模中的模型结构和部分尺寸参数即可方便计算不同型号运载火箭的RCS特性,可以为航天测控雷达系统设计和布站优化提供依据.     

可重构飞行控制系统研究

对自修复飞控系统的关键技术－－可重构飞控系统进行了论述。介绍了目前主要的一些重构控制方法的特点，并对控制算法的优缺点及实现条件进行了分析；针对已进行了的可重构飞控系统的飞行试验进行了分析，并对试验结果做出了评价；指出了未来可重构飞控系统的实现途径和发展趋势。     

Fault-tolerant control and vibration suppression of flexible spacecraft: An interconnected system approach

This paper considers a fault-tolerant control and vibration suppression problem of flexible spacecraft. The attitude dynamics is modeled by an interconnected system, in which the rigid part and the flexible part are coupled with each other. Such a model allows us to use the interconnected system approach to analyze the flexible spacecraft. Both distributed and decentralized observer-based fault-tolerant control schemes are developed, under which the closed-loop stability of flexible spacecraft can be ensured by using the cycle-small-gain theorem. Compared with the traditional method, this paper considers the faults occurred not only in the rigid parts, but also in the flexible parts. In addition, the application of the interconnected system approach simplifies the system model of flexible spacecraft, thereby the difficulty of theoretical analysis and engineering practice of fault-tolerant control of flexible spacecraft are greatly reduced. Simulation results show the effectiveness of the proposed methods and the comparison of different fault-tolerant control approach.     

适于飞控系统设计的缩比直升机建模

在传统的旋翼、尾桨、机身的气动力模型基础上,引入了缩比直升机的舵机、航向控制系统模型,建立了适合缩比直升机飞行控制系统设计的非线性飞行动力学数学模型。深入探讨了稳定杆对缩比直升机飞行动力学的影响,并进行了仿真计算,结果表明所建立的数学模型能反映缩比直升机的飞行动力学特点,适合其飞行控制系统设计。     

航天器控制系统智能健康管理技术发展综述

健康管理作为智能自主控制亟待突破的关键技术之一，是提升航天器安全可靠稳定运行能力的有效手段。结合人工智能技术的发展趋势，基于前期已建立的新型航天器智能自主控制系统通用架构，详细综述航天器控制系统的智能健康管理技术现状与发展趋势。首先，根据现有航天器设计、研制和在轨的具体情况，梳理出航天器控制系统健康管理技术所面临的挑战；然后，分别从故障预警、故障诊断和寿命评估3个方面，详细阐述基于人工智能的健康管理技术研究现状及其在航天领域的应用情况；最后，提炼出航天器控制系统健康管理技术的发展方向。     

飞控襟翼硬件仿真系统的设计及应用

以飞机控制系统的设计要求为依据设计飞控襟翼硬件仿真系统,该系统是参照真实飞控襟翼系统的功能和接口要求,采用基于数字仿真扩展模拟电路接口的硬件仿真系统。其与真实襟翼具有相似功能、相同接口、完全可以替代真实襟翼完成相关试验。试验结果表明:该系统为飞控襟翼试验的圆满完成提供有效的保障。