[发明专利]基于航天器回收系统空投试验数据的参数辨识方法

说明书

本发明提供一种基于航天器回收系统空投试验数据的参数辨识方法，以航天器的降落伞回收系统为对象，针对降落伞充气阶段以及降落伞稳定下降阶段分别建立降落伞充气阶段和稳定下降阶段的多体动力学模型，根据模型结构确定辨识参数，结合飞行试验测量数据设计辨识目标函数、辨识方案和辨识算法并进行辨识。本发明解决了降落伞回收系统其动力学模型参数辨识问题，为航天器回收系统的飞行试验设计和数据分析提供理论依据和技术支撑。

技术领域

本发明属于航天系统试验数据分析技术领域，尤其是涉及一种基于航天器回收系统空投试验数据的参数辨识方法。

背景技术

在各类气动减速装置中,降落伞以其质量轻、包装体积小、减速效率高等优点在各类航天航空任务中得到了广泛应用,已经成为多种飞行器减速及安全回收的重要装置。降落伞回收系统利用产生的气动阻力使飞行器(包括火箭、导弹、卫星、飞船及深空探测器)的全部或局部减速到规定的速度并安全着陆于地球或其他星球表面，其工作一般是整个飞行任务的最后步骤，是确保飞行器能否安全回收或减速着陆的关键，也是飞行任务成败的最终标志。

降落伞的工作过程具有非常复杂的力学特性。自20世纪60年代以来，美国国家航空航天局针对固体火箭助推器、探月返回载人飞船、火星着陆器等飞行器的降落伞回收和减速系统建立了系统的动力学模型，并通过仿真为飞行任务提供了重要支持。在国内，国防科技大学和北京航空航天大学也分别针对载人飞船回收着陆系统和货物空投系统建立了降落伞回收系统动力学模型。总体而言，国内外所建模型都基于刚体动力学和多体动力学理论，目前已经形成比较成熟的模型和方法。

但是，降落伞回收系统动力学模型建立后，还需要选择估计方法，利用试验数据估计模型中的未知参数，即进行参数辨识。由于这些未知参数对模型的仿真预测准确度有着决定性的影响，因此，基于空投试验数据的参数辨识成为航天器回收系统动力学亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于航天器回收系统空投试验数据的参数辨识方法。本发明以航天器的降落伞回收系统为对象，解决其动力学模型参数辨识问题，建立降落伞回收系统动力学参数辨识的方法和技术途径。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于航天器回收系统空投试验数据的参数辨识方法，涉及降落伞充气阶段参数辨识和降落伞稳定下降阶段参数辨识，具体包括以下步骤：

第一步、定义坐标系，

降落伞坐标系O₁X₁Y₁Z₁：以伞衣几何中心O₁为原点，O₁X₁轴沿伞衣对称轴指向伞绳汇交点O₂，O₁Y₁轴沿初始速度方向，O₁Z₁轴方向与O₁X₁轴、O₁Y₁轴组成右手坐标系。

吊带体坐标系O₂X₂Y₂Z₂：以伞绳汇交点O₂为原点，O₂X₂轴沿拉伸后吊带方向指向吊带另一端，O₂Y₂轴沿初始速度方向，O₂Z₂轴方向与O₂X₂轴、O₂Y₂轴共同组成右手坐标系。