[发明专利]横向固定分力控制模式下的火箭回收方法和装置

说明书

本发明提出一种横向固定分力控制模式下的火箭回收方法和装置，其中，方法包括：根据预设的采样周期，采集火箭在当前采样周期的位置、速度、质量信息；根据当前采样周期的位置、速度、质量信息，更新火箭的X‑Z面坐标系；在火箭的X‑Z面坐标系下确定火箭的横向运动模式；根据横向运动模式确定非线性方程组；求解非线性方程组计算平均推力，并生成针对平均推力的控制指令，将控制指令控制火箭在当前采样周期的控制。由此，可以满足火箭回收的实时性、稳定性以及求解精度要求。

技术领域

本发明涉及火箭控制技术领域，尤其涉及一种横向固定分力控制模式下的火箭回收方法和装置。

背景技术

可回收火箭是指能够在执行完一次发射任务后，安全、稳定地重返地球，且具备可维护性、可重复利用性的新型航天任务发射运载器。近年来，西方商业火箭发射公司如BlueOrigin、SpaceX等，相继成功研制了可垂直回收火箭，掀起了世界各航天大国可回收商业运载火箭的研制高潮。SpaceX研制的具备可重复利用的Falcon 9系列运载火箭，自2015年首次成功回收后的52次发射中，完成了44次一级火箭的陆地和海上回收。

由于地球稠密大气等因素的存在，火箭回收过程的动力学环境更为复杂，且火箭下降时间较短，制导方法面临着更为严峻的考验。传统的制导方法为了获得实时制导律，做了很多简化和假设，通常难以保证复杂动力学环境下的着陆精度，而基于更加精确模型下的数值求解方法，则无法满足火箭着陆过程对制导方法实时性的要求。

目前已经有的方法中，凸优化算法在火箭回收问题中应用很广，也取得了非常不错的效果，但是在实际应用方面，离散点的个数会很大程度上影响求解精度和求解效率，在目前我国火箭配备的主流箭载计算机上，凸优化算法的资源占用较多，而且求解速度仍不够快。随着人工智能方法的快速发展，有很多研究人员将机器学习方法应用到火箭回收问题上，这些研究都是基于大量仿真结果进行的训练和学习，在实际中因为缺乏真实的数据，所以最终的求解精度很难保证。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种横向固定分力控制模式下的火箭回收方法，可以满足火箭回收的实时性、稳定性以及求解精度要求。

本发明的第二个目的在于提出一种横向固定分力控制模式下的火箭回收装置。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种横向固定分力控制模式下的火箭回收方法，包括以下步骤：

根据预设的采样周期，采集火箭在当前采样周期的位置、速度、质量信息；

根据所述当前采样周期的位置、速度、质量信息，更新所述火箭的X-Z面坐标系；

在所述火箭的X-Z面坐标系下确定所述火箭的横向运动模式；

根据所述横向运动模式确定非线性方程组；

求解所述非线性方程组计算平均推力，并生成针对所述平均推力的控制指令，将所述控制指令控制所述火箭在所述当前采样周期的控制。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种横向固定分力控制模式下的火箭回收装置，包括：

采集模块，用于根据预设的采样周期，采集火箭在当前采样周期的位置、速度、质量信息；

更新模块，用于根据所述当前采样周期的位置、速度、质量信息，更新所述火箭的X-Z面坐标系；

第一确定模块，用于在所述火箭的X-Z面坐标系下确定所述火箭的横向运动模式；

第二确定模块，用于根据所述横向运动模式确定非线性方程组；

控制模块，用于求解所述非线性方程组计算平均推力，并生成针对所述平均推力的控制指令，将所述控制指令控制所述火箭在所述当前采样周期的控制。