[发明专利]一种姿轨耦合控制方法及其系统

权利要求书

1.一种姿轨耦合控制方法，其特征在于，包括：

控制器确定轨道运动状态；

控制器确定姿态运动状态；

控制器根据轨道运动状态和姿态运动状态确定姿轨耦合运动状态；

控制器根据姿轨耦合运动状态获取姿控轨控的耦合运动关系，并依据耦合运动关系下发控制指令；

其中，控制器通过姿轨耦合运动状态获得K矩阵和控制量，依据耦合运动关系和控制量向发动机或喷管中的一个或多个下发控制指令；其中，K矩阵中包含的姿态、轨道运动信息以及其耦合项，用于表示耦合运动关系；

其中，控制指令包括轨控指令和姿控指令；其中，轨道控制时包括两档动力：低加速档和高加速档；

其中，当轨控指令和姿控指令同时作用于同一发动机上时，取两者的逻辑或结果作为需要执行的指令。

2.根据权利要求1所述的姿轨耦合控制方法，其特征在于，轨道运动状态的状态量导数表达式如下：

其中，为轨道运动状态的状态量导数；A为状态转移矩阵；X为轨道运动方程状态量，包括三方向位置和速度；B为控制增益矩阵；F为控制力分量。

3.一种姿轨耦合控制系统，其特征在于，包括运载体本体、多个发动机、多个喷管、控制器以及输送系统；多个发动机设置于运载体本体底部；多个喷管设置于运载体本体外侧；所述控制器与所述输送系统均设置于运载体本体内部；所述控制器与所述输送系统信号连接；所述输送系统分别与多个发动机和多个喷管连接；所述控制器执行权利要求1-2中任意一项所述的姿轨耦合控制方法；

其中，控制器通过姿轨耦合运动状态获得K矩阵和控制量，依据耦合运动关系和控制量向发动机或喷管中的一个或多个下发控制指令；其中，K矩阵中包含的姿态、轨道运动信息以及其耦合项，用于表示耦合运动关系；

其中，控制指令包括轨控指令和姿控指令；其中，轨道控制时包括两档动力：低加速档和高加速档；

其中，当轨控指令和姿控指令同时作用于同一发动机上时，取两者的逻辑或结果作为需要执行的指令。

4.根据权利要求3所述的姿轨耦合控制系统，其特征在于，所述输送系统包括：增压装置、燃料存储装置和输送管路；所述燃料存储装置与所述增压装置连通；所述燃料存储装置通过输送管路分别与多个发动机和多个喷管连通；所述燃料存储装置与发动机和喷管之间的输送管路上均设置有控制阀；每个控制阀均与所述控制器信号连接。

5.根据权利要求4所述的姿轨耦合控制系统，其特征在于，所述增压装置包括：增压气瓶；所述增压气瓶通过增压气路与所述燃料存储装置连通；所述增压气瓶与所述燃料存储装置之间的增压气路上设置有截止阀和减压阀；所述截止阀设置于所述增压气瓶与所述燃料存储装置之间；所述减压阀设置于所述截止阀与所述燃料存储装置之间。

6.根据权利要求4或5所述的姿轨耦合控制系统，其特征在于，所述输送管路包括：一个主管路和多个子管路；所述主管路与所述燃料存储装置连通；每个所述子管路的一端均与所述主管路连通，另一端与所述发动机或所述喷管连通；每个子管路上均设置有控制阀，所述控制阀设置于所述主管路与所述发动机或所述喷管之间。

7.根据权利要求3所述的姿轨耦合控制系统，其特征在于，多个发动机以运载体的轴心为中心呈圆周状均匀间隔设置。

8.根据权利要求3所述的姿轨耦合控制系统，其特征在于，多个喷管中的每两个喷管为一组，同一组喷管中的两个喷管呈相对位置连接，且喷管出口均远离连接点。