[发明专利]一种新的火星探测飞行器面向控制的快速建模方法

摘要

本发明公开了一种新的火星探测飞行器面向控制的快速建模方法，首先，根据火星探测飞行器的几何结构外形与推进系统参数，结合空气动力学、气动热学、推进系统分析等相关的学科理论，分析飞行器的受力情况。工程分析中采用的方法主要有两种：基于计算流体力学(CFD)分析的方法与工程特性估算的方法。两种途径在计算精度与效率上各有利弊。需要在实际引用中进行权衡或者将两种方法进行整合。在获得飞行器受力情况的基础上，根据基本的牛顿第二定理，推导出火星探测飞行器的动力学与运动学方程。将以上过程结合起来，对火星探测飞行器的设计变量进行参数化处理，分析飞行器的受力情况，快速获得火星探测飞行器的模型参数。

主权项

1.一种新的火星探测飞行器面向控制的快速建模方法，其特征在于：包括以下步骤：1)几何外形生成：采用相应特征的参数来描述火星探测飞行器的几何外形，根据外形特点和建模需求确定用以描述其外形特征的几何参数，并确定这些参数是否完全独立，参数之间存在的约束，得到完整描述飞行器的几何参数集；然后指定该几何参数集的取值，生成相应参数下的飞行器外形，以检验前面得到的几何参数集能否用来描述飞行器外形；2)飞行器受力估算：针对步骤1)生成的火星探测飞行器参数化外形，将其划分为若干个四边形面元，在每一个面元上采用工程估算的涡格法获取当前外形的气动力系数和力矩系数，采用工程估算方法推导出推力系数；3)飞行器数学模型构建与分析：依据估算出的气动力系数、力矩系数、推力系数，确立火星探测飞行器的模型参数，构建火星探测飞行器的数学建模，推导出火星探测飞行器姿态和轨迹的动力学模型，进而对模型进行动静态特性分析，获得飞行器的模型。