申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2024-01-26

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117872773A

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：本发明公开了一种运载火箭自抗扰预测制导方法及系统，首先获得火箭的设计参数、飞行任务要求等，并对轨迹规划模块和制导模块进行设定和初始化；然后基于运载火箭运动预测模型，利用在线轨迹规划算法获得最优轨迹的位置序列、速度序列、控制序列等；制导系统工作时，利用自抗扰控制器估计未建模干扰，以推力加速度修正系数的形式反馈到轨迹规划模型中，同时利用非线性反馈控制律生成控制量；当待飞时间不小于零时，制导系统和规划系统持续工作；否则制导结束。该方法是一种基于轨迹在线规划的预测制导方法，能够实现高精度和强鲁棒性的运载火箭飞行制导。

主权项：1.一种运载火箭自抗扰预测制导方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据运载火箭的标称设计参数，获得推力F、比冲Isp、初始质量m0的标称值，根据得到质量秒耗量的标称值；根据发射任务要求获得标称入轨点在目标点轨道坐标系中的位置xc、yc、zc，速度vxc、vyc、vzc；S2、制导开始时刻，设置飞行时间t＝0s，设置规划步长Δtp与制导步长Δtg，Δtp＝NΔtg，其中N为正整数，设置规划次数和制导次数的计数器kp和kg，设置火箭的初始质量为m[0]＝m0；根据火箭的导航系统，获得初始时刻火箭在目标点轨道坐标系中的位置xnt、ynt、znt，速度vxnt、vynt、vznt，姿态角ψnt；S3、若t≥tp，令参考轨迹规划中火箭当前的运动状态等于当前时刻t导航系统提供的火箭的运动状态，即基于火箭运动预测模型，利用轨迹优化方法，在线规划一条从当前点运动状态到入轨点运动状态xc、yc、zc、vxc、vyc、vzc的火箭运动参考轨迹，得到时间序列上对应的位置序列速度序列和控制量序列将规划时间增加Δtp，计数器kp的值加1；其中，tp为规划时间；进入步骤S4；若t＜tp，进入步骤S4；S4、若t≥tg，则利用下式重新估计推力修正系数 为推力系数观测值，为由火箭上的加速度计测得视加速度，为推力系数预测值，tg为制导时间；S5、若t≥tg，则利用下式获取控制量 式中：为上一次迭代得到的控制量；e1i、e2i分别表示x方向的实际位置与参考位置的偏差、实际速度与参考速度的偏差，e4i、e5i是y方向的实际位置与参考位置的偏差、实际速度与参考速度的偏差，e7i、e8i是z方向的实际位置与参考位置的偏差、实际速度与参考速度的偏差；kx1、kx2、ky1、ky2、kz1、kz2、α1u、δ1u、α2u、δ2u为控制系数；sign为符号函数，δ为设定的阈值；将所述控制量按照如下公式转换为姿态控制量 制导时间tg增加Δtg，计数器kg的值加1；进入步骤S6；若t＜tg，进入步骤S6；S6、将姿态控制量作为姿态控制系统的输入；S7、更新火箭的飞行时间t，计算待飞时间为轨迹优化得到的时间序列的最后一项；S8、若tk0，则利用下式计算平滑推力修正系数： 其中h为平滑系数；更新平滑推力修正系数：并返回步骤S3；否则，制导结束。

全文数据：

权利要求：

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