[发明专利]去任务化姿态控制回路设计方法、存储介质及电子设备

说明书

本发明涉及去任务化姿态控制回路设计方法、存储介质及电子设备，包括分段设计，将星箭分离段分为粗控段和精控段；校正网络初步设计，根据粗控段和精控段的分界点对应的回路开环传递函数计算裕度，所述裕度满足预设幅值裕度以及预设相位裕度；粗控段和精控段的开关门限和节能参数设计；粗控段和精控段回路裕度设计，若粗控段或精控段的回路开环传递函数裕度不满足要求，则返回至校正网络初步设计步骤，重新调整校正网络；蒙特卡洛打靶仿真验证。本发明的方法，仅在一种固定校正网络情况下，通过将星箭分离段分为粗控段和精控段，采用开关门限和节能参数的巧妙组合，使姿态控制回路具备较高的裕度，最终达到去任务化的效果。

技术领域

本发明涉及固体运载火箭姿态控制技术领域，具体涉及适应多星分离的去任务化姿态控制回路设计方法、存储介质及电子设备。

背景技术

运载火箭星箭分离段一般采用侧喷流系统实现对姿态的控制，侧喷流系统由一系列小型液体姿控发动机组成，布局形式多样，一般有“十”字布局、“X”字布局，或者二者组合布局。为降低发射成本，运载火箭实际会搭载很多颗卫星，从第一颗卫星分离一直到最后一颗卫星分离，箭体的俯仰、偏航、滚动三通道转动惯量变化非常大，最小和最大量之间的变化最大会达到6倍左右。星箭分离前一般对箭体的姿态有非常高的精度要求，同时，随着任务的多样化，要求姿态控制回路的校正网络能够完全适应所有工况，即具备不随任务改变而改变的能力，达到去任务化的效果。如果按照传统的校正网络设计方法，姿态控制回路幅值裕度6dB，能够适应的参数变化量为2倍，即使勉强将回路幅值裕度提升至10dB，能够适应的参数变化量约为3.2倍，显然无法满足多星分离情况下转动惯量变化大、姿态控制精度高、具备去任务化功能的需求。若要实现去任务化效果，适应多星分离情况，一种传统可行的方法是根据转动惯量变化情况，分梯度设置几组不同的校正网络，同时在装订参数里面设置对应的校正网络标志位，根据实际需求来选取。但是，该方法装订参数多，存在装订参数错误的风险，降低了系统的可靠性，并且校正网络选取需要人工挑选，无法实现通用和批量产。同时，校正网络切换时会引入额外的扰动，导致角偏差出现跳动，不利于姿态控制。

发明内容

本申请的实施例提供了去任务化姿态控制回路设计方法，仅在一种固定校正网络情况下，通过将星箭分离段分为粗控段和精控段，采用开关门限和节能参数的巧妙组合，使姿态控制回路具备较高的裕度，适应多星分离情况下转动惯量变化大、姿态控制精度高的需求，最终达到去任务化的效果。

本申请的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而获得。

根据本申请的一个方面，提供了去任务化姿态控制回路设计方法，基于侧喷流姿态控制系统，包括如下步骤：

分段设计，将星箭分离段分为粗控段和精控段；

校正网络初步设计，根据粗控段和精控段的分界点对应的回路开环传递函数计算裕度，所述裕度满足预设幅值裕度以及预设相位裕度；

粗控段和精控段的开关门限和节能参数设计，粗控段采用大开关门限和不节能组合策略；精控段采用小开关门限和节能组合策略；所述大开关门限根据总体允许的最大姿态角偏差进行选取，一般取3°~10°；所述小开关门限根据星箭分离前的姿态角偏差控制要求，一般取0.5°~1°；

粗控段和精控段回路裕度设计，若粗控段或精控段的回路开环传递函数裕度不满足要求，则返回至校正网络初步设计步骤，重新调整校正网络；

蒙特卡洛打靶仿真验证，根据粗控段和精控段校正网络、开关门限、节能参数进行蒙塔卡洛打靶仿真，若仿真结果不满足要求，则返回至正网络初步设计步骤，调整校正网络；若仿真结果满足要求，则转至姿态控制回路设计结束的步骤；

姿态控制回路设计结束。

在本申请的一些实施例中，所述粗控段包含在时间段T1内的箭体姿态调整，姿态调整完成后，预留时间段T2等待姿态平稳；所述精控段为所述姿态平稳后直到星箭分离指令发出时刻的时间段T3，精控段一般时间较短。