[发明专利]运载火箭返回体水平位置控制方法

权利要求书

1.一种运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在火箭的一子级进入着陆段前，依据标准弹道插值于落点坐标系下的水平方向位置X_fscx、Z_fscx和水平方向速度V_xfscx、V_zfscx，落点坐标系的原点在火箭发射前规划的落点上，落点坐标系的坐标轴与发射坐标系的坐标轴平行；

步骤二，对火箭导航系统测量输出的水平方向位置X_fs、Z_fs和水平方向速度V_xfs、V_zfs进行滤波处理，滤波后的值分别为X_fslb、Z_fslb、V_xfslb、V_zfslb；

步骤三，利用滤波处理后的测量信息X_fslb、Z_fslb、V_xfslb、V_zfslb计算水平方向控制的加速度指令，其中火箭的一子级俯仰方向加速度指令a_y和偏航方向加速度指令a_z的计算公式如下：

式中，ζ_n为制导回路的标称阻尼，ω_n为制导回路的标称频率；

步骤四，依据火箭的一子级俯仰方向加速度指令a_y和偏航方向加速度指令a_z计算火箭的姿态角控制指令，火箭的一子级的俯仰姿态角指令和偏航姿态角指令ψ_cx计算公式如下：

上式计算的结果单位为弧度，其中g为重力加速度，n_x为火箭导航系统测量输出的质心处轴向加速度的滤波值；

步骤五，利用获得的俯仰姿态角指令和偏航姿态角指令ψ_cx，按照姿态控制方法控制火箭的一子级飞行，直至火箭的一子级发动机着陆关机。

2.根据权利要求1所述的运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于：在步骤一中，插值用的标准弹道为：火箭发射前规划的一子级标准弹道，或者，在气动减速段依据实时位置和速度规划重构的弹道。

3.根据权利要求1所述的运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于：在步骤一中，插值时的自变量为：剩余飞行时间T_go或者落点坐标系下的高度H_LD。

4.根据权利要求1所述的运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于：在步骤二中，滤波处理用的滤波器为：依据弹性设计的陷波滤波器，或者，依据弹性设计的低通滤波器。

5.根据权利要求1所述的运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于：火箭的一子级飞行时间不少于15秒，在步骤三中，ζ_n取值为1-2之间，ω_n不大于姿态控制回路带宽的0.5倍。

6.根据权利要求5所述的运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于：在步骤三中，依据不同的剩余飞行时间T_go，选取不同的ω_n，ω_n随着时间逐步增大，在保证制导回路鲁棒性的前提下提高着陆位置精度。

7.根据权利要求1所述的运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于：在步骤四中，火箭导航系统测量输出的质心处轴向加速度滤波处理用的滤波器为：依据弹性设计的陷波滤波器，或者，依据弹性设计的低通滤波器，或者，弹性设计的惯性滤波器。

8.根据权利要求1所述的运载火箭返回体水平位置控制方法，其特征在于：在步骤四中，将火箭导航系统测量输出法向过载信息n_y和n_z引入姿态角控制指令计算，由于火箭着陆要求俯仰姿态角为90°，火箭的一子级的俯仰姿态角指令和偏航姿态角指令ψ_cx计算公式简化后如下：