[发明专利]基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法

说明书

本发明涉及一种基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法，该方法包括以下步骤：S1、输入环境专业数据；S2、根据环境专业提供的弹性运动相关数据，建立由侧喷流开关动作产生的弹性箭体角速度数学模型；S3、根据箭体弹性运动特性，设计相应的滤波器；S4、设计与控制性能相匹配的控制门限，合理控制侧喷流喷管开启频率；S5、设计智能节能控制策略，使开启频率门限进行自适应调整。本发明基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法，能够实现侧喷流姿控发动机开关动作智能自适应控制策略，能够最大限度抑制高频弹性振动对姿态控制产生的干扰，使得控制效率得到大大增强，以满足固体运载火箭姿态控制精度的需求。

技术领域

本发明涉及航天飞行器姿态控制，具体地指一种基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法。

背景技术

近年来固体运载火箭技术迅速发展，提出了更多的需求。为了简化运载火箭控制系统，减小起飞重量，达到低成本、小型化的目的，采取了多个飞行段共用一套侧喷流姿控发动机进行姿态控制的方案。侧喷流控制通过高速喷射质量，来获得控制力矩，具有直接产生控制力、响应速度快、使用不受环境限制等优势。目前在国内多个运载火箭上得到成功应用。

运载火箭在各飞行段飞行时，运载火箭的质量、质心、转动惯量以及气动参数变化很大，从理论设计性能指标的角度出发，应根据不同飞行时段的特点选用不同推力的侧喷流姿控发动机，是控制系统最佳方案。但是出于低成本、小型化的考虑，通常会采用多个飞行段共用一套侧喷流姿控发动机是最优的方案，但是，由此也带了很多需要解决的问题。

对于运载火箭来说，为了克服气动力矩和发动机推力线偏斜横移量等干扰力矩，侧喷流姿控发动机必须能够提供足够的控制力矩，同时满足各飞行段的需求。但是运载火箭各飞行段的干扰量大小不一，由于是多个飞行段共用一套侧喷流姿控发动机，控制能力是固定不变的，当侧喷流姿控发动机提供同样的控制力矩时，就会出现在某些情况下控制力矩远大于干扰力矩的情况，在这种情况下，如果不采取措施，喷管会反复开启、关闭，不仅耗费大量推进剂，且容易产生高频弹性振动现象，难以实现姿态角和姿态角速率的精确控制。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的以上缺陷或改进需求而提供了一种基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法，该方法能够抑制高频弹性振动情况，实现对运载火箭姿态的稳定控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法，该方法包括以下步骤：

S1、输入环境专业数据；

S2、根据环境专业提供的弹性运动相关数据，建立由侧喷流开关动作产生的弹性箭体角速度数学模型；

S3、根据箭体弹性运动特性，设计相应的滤波器；

S4、设计与控制性能相匹配的控制门限，合理控制侧喷流喷管开启频率；

S5、设计智能节能控制策略，使开启频率门限进行自适应调整。

本发明一种侧喷流控制的弹性振动抑制方法，能够最大限度抑制高频弹性振动对姿态控制产生的干扰，使得控制效率得到大大增强，对采用一套侧喷流姿控发动机进行多段控制方案的运载火箭具有良好的控制效果，是运载火箭小型化、低成本的关键技术。

本发明基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法，能够实现侧喷流姿控发动机开关动作智能自适应控制策略，能够最大限度抑制高频弹性振动对姿态控制产生的干扰，使得控制效率得到大大增强，以满足固体运载火箭姿态控制精度的需求。

实施本发明方法能够实现对采用侧喷流姿控发动机的运载火箭姿态控制的弹性振动抑制，解决了共用一套侧喷流姿控发动机进行多段姿态控制方案设计的关键问题，具有良好的控制效果，满足了姿态稳定的指标要求，并具有良好的稳定品质，是运载火箭小型化、低成本的关键技术。

附图说明

图1为本发明基于侧喷流控制的弹性振动抑制方法的流程图。