[发明专利]运载火箭返回体水平位置控制方法

说明书

本申请涉及一种运载火箭返回体水平位置控制方法，包括以下步骤：在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；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；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；依据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；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一子级飞行，直至一子级发动机着陆关机。本申请具有以下可预期的技术效果：控制指令计算量较小，制导回路稳定性和工程应用价值均比较高。

技术领域

本申请涉及液体运载火箭回收技术领域，尤其是涉及一种运载火箭返回体水平位置控制方法。

背景技术

随着商业航天的快速发展，商业运载火箭发射次数越来越多，对运载火箭的发射成本提出了加高要求。

液体运载火箭回收技术成为了目前主要应用方向之一，将火箭的一子级作为回收体，通过火箭的一子级回收并多次使用，可有效降低运载火箭的发射成本，促进航天产业及其相关产业的快速发展。一般液体运载火箭回收主要是火箭的一子级回收。一子级在与火箭其他子级分离后，首先进入滑行段，利用惯性滑行并适时开启发动机进行减速；进入大气层后进入气动减速段，利用气动阻力减速；当进入亚音速后进入着陆段，开启发动机进行减速和高精度水平方向位置控制。

液体运载火箭回收技术需要重点解决着陆前落点精确控制技术，目前国内的火箭着陆前的水平方向位置控制方法，控制指令计算量较大，制导回路稳定性比较低，工程应用价值也比较低，故而有待改进。

发明内容

为了改善常见火箭着陆前的水平方向位置控制方法存在控制指令计算量较大、制导回路稳定性比较低、工程应用价值比较低等问题，本申请提供一种运载火箭返回体水平位置控制方法。

本申请提供一种运载火箭返回体水平位置控制方法，采用如下的技术方案：

一种运载火箭返回体水平位置控制方法，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；