[发明专利]一种适应推力响应大滞后的着陆制导方法

说明书

一种适应推力响应大滞后的着陆制导方法，利用多项式制导计算参考轨迹，将发动机响应特性考虑到多项式制导方法的计算过程中，解决在飞行过程中由于发动机指令推力响应大滞后带来的技术问题，能够使得飞行器按照多项式制导规划的轨迹完成飞行任务。本发明通过发动机特性得到指令加速度与响应加速度之间的关系，利用多项式的参考轨迹将延迟特性补偿到加速度指令中，得到考虑推力响应大滞后的多项式着陆制导方法，能够保证输出的指令为多项式计算的目标加速度，精确实现着陆的目标速度位置控制。

技术领域

本发明涉及一种适应推力响应大滞后的着陆制导方法，属于飞行器制导控制技术领域。

背景技术

着陆制导技术是实现火箭返回、月面着陆、火星着陆等着陆需求的关键制导技术。在着陆过程中，需要满足着陆位置、速度以及加速度的要求。

多项式制导技术是一项实时规划一条运动轨迹满足初始点和着陆点约束的技术。现有多项式制导一般只是考虑了飞行过程中当前位置、速度、以及着陆点位置、速度与控制指令之间的关系，或将发动机的响应特性考虑为单纯的时间延迟。而简单的时间延迟不能真实的表征发动机的特性，二阶甚至高阶特性能够更加真实的描述推力的响应情况。

发动机作为实现制导指令的关键执行机构，其响应延迟会导致多项式规划的加速度指令无法准确实现，不能按照多项式制导方法规划的轨迹飞向既定的飞行目标，导致着陆点的位置、速度、加速度出现偏差。而将发动机的响应特性考虑为单纯的时间延迟进行制导指令的补偿，由于响应特性的差别仍然会造成控制误差的存在。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适应推力响应大滞后的着陆制导方法，将发动机推力响应特性、多项式计算的目标加速度和参考轨迹引入到控制指令中，解决指令加速度响应滞后问题，达到消除误差的目的从而实现精准着陆。

本发明的技术解决方案是：一种适应推力响应大滞后的着陆制导方法，包括：

根据目标点信息以及当前时刻的速度位置信息计算参考轨迹；

根据参考轨迹计算目标加速度；

构建加速度响应等效模型；

利用参考轨迹，获取指令加速度的微分方程表达式；

根据所述微分方程表达式计算指令加速度。

进一步地，根据目标点信息以及当前时刻的速度位置信息计算参考轨迹。

进一步地，所述根据目标点信息以及当前时刻的速度位置信息计算参考轨迹，具体为：

S_G＝S_TG

J_G＝J_TG+S_TG·T

其中，R_TG、V_TG、A_TG、J_TG、S_TG：目标的位置、速度、加速度、加速度导数、加速度两阶导数；R_G、V_G、A_G、J_G、S_G：飞行器当前的位置、速度、加速度、加速度导数、加速度两阶导数；T：剩余飞行时间。

进一步地，根据参考轨迹计算目标加速度：A_G＝12(R_TG-R_G)/T²+6(V_TG-V_G)/T+A_TG。