[发明专利]一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法

权利要求书

1.一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，包括：

为火箭构型中三个助推发动机和一个芯级发动机均配置两个伺服作动器双向摆动，提供俯仰、偏航和滚动通道控制力矩；

基于姿态角偏差信号计算单个伺服作动器对俯仰、偏航或滚动通道的控制力矩贡献，构建伺服机构安装矩阵，根据伺服机构安装矩阵确定伺服机构分配矩阵，基于伺服机构分配矩阵进行摆角指令分配，实现三通道的执行分配解耦；

当某一个或两个助推发动机到达推力下降段时，设置如下控制策略：对于尚未到达推力下降段助推，认为其控制力可操纵，使用尚未到达推力下降段的助推的推力矢量参与干扰力矩的配平；当助推即将进入后效段，认为其推力为不可用控制力，作为干扰力进行分析；

基于设置的控制策略，考虑系统结构干扰、气动干扰及三助推关机不同步干扰，进行控制能力分析。

2.如权利要求1所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，在火箭构型中三个助推发动机和一个芯级发动机的每个发动机柔性喷管各配置A、B两个伺服作动器双向摆动，提供俯仰、偏航和滚动通道控制力矩。

3.如权利要求2所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，设δ_ψ、δ_γ为基于姿态角偏差信号计算得到的俯仰、偏航、滚动三通道需求摆角，单个伺服作动器对俯仰、偏航或滚动通道的控制力矩贡献为：

其中，与分别为发动机B₀作动器A、B对应摆角，与分别为发动机B₁作动器A、B对应摆角，与分别为发动机B₂作动器A、B对应摆角，与分别为发动机B₃作动器A、B对应摆角。

4.如权利要求3所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，构建的伺服机构安装矩阵M为：

构建的伺服机构分配矩阵D为：

其中，M·D＝E₃，E₃为三阶单位矩阵。

5.如权利要求1所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，设延迟关机的助推推力值为末秒推力为P_disturb，助推发动机喷管摆心至中轴线距离L_B；1个或2个助推延迟关机且推力线与X₁轴平行时干扰最大，由关机不同步引起的合成干扰力矩的模相等，均为

6.如权利要求5所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，关机不同步干扰状态设置如下：①干扰起始时刻：相应弹道助推关机时间；②干扰结束时刻：相应弹道芯级发动机关机时间。

7.如权利要求1所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，静态配平摆角最大值分别为标称弹道δ_n,0、上偏弹道δ_μ,0，下偏弹道δ_d,0；在助推耗尽关机时刻附近，箭体质心迁移，如果基本完全抵消助推关机不同步干扰力矩，则所需助推推力线与箭体纵轴夹角约为β_CG；综合考虑控制能力提高程度与方案可实现性，将助推安装角+耗尽后预置摆角设定为β₀，β₀＜β_CG，尽量减小干扰力臂。

8.如权利要求7所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法，其特征在于，助推安装角+耗尽后预置摆角设定为β₀条件下，同等干扰，静态配平摆角最大值分别为标称弹道δ_n,1、上偏弹道δ_μ,1、下偏弹道δ_d,1，均相应原始弹道配平摆角的1/3。

9.一种火箭构型，其特征在于，包括三个助推和一个芯级发动机，设置所述三个助推和一个芯级发动机执行如权利要求1-8任一项所述的一种助推与芯级发动机联合推力矢量控制方法。