[发明专利]运载火箭速率陀螺增益自适应调整方法、调整系统及存储介质

说明书

本申请提供了一种运载火箭速率陀螺增益自适应调整方法、调整系统及存储介质。调整方法包括以下步骤：确定速率陀螺的主增益；确定速率陀螺的自适应增益；将速率陀螺的主增益与自适应增益相乘，得到运载火箭的速率陀螺增益。本申请通过分别确定速率陀螺的主增益和自适应增益，然后通过速率陀螺的主增益和自适应增益相乘得到速率陀螺的增益值，能够解决运载火箭发动机后效工作段控制能力下降与高精度控制要求之间的矛盾，也能够适应发动机推力变化、工作时间偏差的问题和火箭结构模态的时变特性。

技术领域

本申请属于运载火箭控制技术领域，具体涉及一种运载火箭速率陀螺增益自适应调整方法、调整系统及存储介质。

背景技术

在运载火箭控制中，角速度反馈用于提高系统阻尼比，改善动态特性，是控制回路的内回路，对系统稳定性起着至关重要的作用。运载火箭通常为长度比较大的细长体，对其进行稳定控制不仅要考虑刚体运动特性，还要考虑弹性振动特性，因此一般通过采用速率陀螺装置来获取运载火箭的角速度信息，并设计适当的增益。

传统速率陀螺增益的调整方法一般是根据时间进行插值。对于固体商业运载火箭而言，传统速率陀螺增益的调整方法存在以下三个挑战：一是固体火箭发动机的推力随着飞行过程不断变化，且难以主动关机；在推进剂耗尽前，存在时间较长的后效工作段，控制能力下降；而为了创造较好的级间分离条件，运载火箭对控制精度要求较高，需要解决在控制能力下降情况下的高精度控制问题，并对速率陀螺增益进行合理的在线调整；二是固体火箭发动机受药柱温度、燃速、总冲、比冲等多方面的影响，其工作时间偏差较大，传统的根据时间进行增益插值的方法不再适用；三是在飞行过程中火箭质量不断减轻，结构模态不断变化，也需要自适应的调整速率陀螺增益。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种运载火箭速率陀螺增益自适应调整方法、调整系统及存储介质。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种运载火箭速率陀螺增益自适应调整方法，其包括以下步骤：

确定速率陀螺的主增益；

确定速率陀螺的自适应增益；

将速率陀螺的主增益与自适应增益相乘，得到运载火箭的速率陀螺增益。

进一步地，所述确定速率陀螺的自适应增益的过程为：确定需要进行速率陀螺增益自适应调节的起始时刻及与之对应的轴向过载；确定允许速率陀螺增益自适应调节的起始时刻；设置速率陀螺自适应增益的最大值；根据允许速率陀螺增益自适应调节的起始时刻、需要进行速率陀螺增益自适应调节的起始时刻对应的轴向过载以及速率陀螺自适应增益的最大值，并通过导航计算获得当前时刻运载火箭经低通滤波的轴向过载，得到速率陀螺自适应增益表达式。

在一个实施例中，所述需要进行速率陀螺增益自适应调节的起始时刻设置在发动机推力下降之后，与所述需要进行速率陀螺增益自适应调节的起始时刻对应的轴向过载小于整个飞行过程的最大轴向过载。

在一个实施例中，所述允许速率陀螺增益自适应调节的起始时刻设置在发动机建压之后且在发动机推力下降之前，且该时刻的选择应确保该时刻之后直至发动机推力下降前，火箭的轴向过载应大于所述的需要进行速率陀螺增益自适应调节起始时刻对应的轴向过载。

在一个实施例中，所述速率陀螺自适应增益的表达式为：

式中，表示速率陀螺自适应增益；表示速率陀螺自适应增益调节函数；表示速率陀螺自适应增益的最大值，且t表示相对起飞时刻为零点的飞行时间；t_f表示允许速率陀螺增益自适应调节的起始时刻(以起飞时刻为零点)；表示低通滤波后的轴向过载；n_xf表示与需要进行速率陀螺增益自适应调节的起始时刻对应的轴向过载，且n_xf＞0。