[发明专利]一种基于滑模控制理论的RLV着陆段制导律获取方法

权利要求书

1.一种基于滑模控制理论的RLV着陆段制导律获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据获取的RLV的当前高度、RLV距机场跑道的侧向距离以及预设的RLV着陆标称轨迹，计算获得RLV的高度偏差和侧向偏差；

2)根据RLV着陆标称轨迹和RLV质点运动学方程，建立着陆标称轨迹跟踪误差微分方程；

3)确定高度通道和侧向通道的滑模面；

4)在RLV着陆标称轨迹上选取N个特征点，在每个特征点上根据飞行器的标称气动系数和标称飞行状态计算获得标称升力，并分别计算每个特征点的升力不确定性和不确定性上界；

5)根据RLV质点动力学方程、步骤2)中着陆标称轨迹跟踪误差微分方程，以及步骤3)中所选取的滑模面，获得关于高度通道的滑模面s₁和侧向通道的滑模面s₂的微分方程；

6)建立虚拟制导律；

7)利用饱和函数代替步骤6)中虚拟制导律中的sgn函数；

8)计算获得期望的升力和期望的倾侧角，并根据期望的升力、标称气动数据及当前飞行状态反插值获得期望的攻角；

9)将步骤8)获得的期望的攻角和期望的倾侧角作为最终制导律，实现RLV对着陆标称轨迹的跟踪；

步骤3)中高度通道和侧向通道的滑模面分别为和其中，c₁,c₂为待确定的设计参数；所述设计参数c₁,c₂的选取规则为：使得收敛至零点的收敛速度满足和z在40秒内收敛到1米以内；且c₁>0,c₂>0；

步骤5)中关于s₁,s₂的微分方程为

其中，u₁(L,σ)＝Lcosσ代表纵向升力分量，u₂(L,σ)＝Lsinσ代表侧向升力分量，g为重力加速度，L为RLV的升力，σ为RLV的倾侧角，Δ_γ为纵向通道中风产生的干扰力及因气动数据不确定性而产生的不确定项，Δ_χ为横向通道中风产生的干扰力及因气动数据不确定性而产生的不确定项，m为RLV的质量。

2.根据权利要求1所述的一种基于滑模控制理论的RLV着陆段制导律获取方法，其特征在于：所述步骤2)中建立的着陆标称轨迹跟踪误差微分方程为：其中，v为RLV的速度，γ为RLV的航迹倾角，χ为RLV的方向角；h表示RLV的当前高度，z表示RLV距机场跑道中线的侧向距离，h_c表示预设的RLV着陆标称轨迹，表示RLV的高度偏差。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于滑模控制理论的RLV着陆段制导律获取方法，其特征在于：所述步骤4)的具体过程为：在RLV着陆标称轨迹上选取N个特征点，分别计算每个特征点的升力不确定性Δ⁺＝|L⁺-L₀|、Δ^-＝|L^--L₀|，并确定不确定性上界Δ_M＝(1+10％)Δ；其中，Δ为升力不确定性Δ⁺、Δ^-中的最大值；N为正整数；L₀为特征点对应的标称升力；L⁺为特征点对应的考虑气动数据最大正向偏差及存在正向风扰动情况下的升力；L^-为特征点对应的考虑气动数据最大负向偏差及存在负向风扰动情况下的升力。

4.根据权利要求3所述的一种基于滑模控制理论的RLV着陆段制导律获取方法，其特征在于：所述步骤6)建立的虚拟制导律表示为

其中，k₁,k₂为待确定的设计参数且k₁>0,k₂>0；k₁,k₂根据李雅普诺夫函数收敛至零点的收敛速度确定。