[发明专利]一种故障自适应的运载火箭智能控制半实物仿真方法

权利要求书

1.一种故障自适应的运载火箭智能控制半实物仿真方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、建立运载火箭六自由度仿真模型，模拟火箭真实飞行状态；其中，运载火箭六自由度仿真模型包括动力学模型、质量模型、地球引力模型、气动力模型、发动机模型和传感器模型；

步骤二、建立运载火箭的GNC模型；其中，GNC模型包括导航模型、制导模型和控制模型；

步骤三、建立实时故障检测与隔离模型；根据实时故障检测与隔离模型对发动机是否故障进行判断；当判断该台发动机出现故障时，关闭该台故障发动机，并关闭与此台发动机对称的发动机，实现故障发动机的隔离；当判断该台发动机未出现故障时，不动作；

步骤四、规划火箭任意故障后的最优轨迹曲线。

2.根据权利要求1所述的一种故障自适应的运载火箭智能控制半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤一中，所述动力学模型包括质心动力学方程和绕质心转动的动力学方程，其中，质心动力学方程为：

式中，r为质点在惯性坐标系中的矢径；

m为运载火箭质量；

g为运载火箭的引力加速度；

R为作用在火箭上的气动力矢量；

P为发动机推力矢量；

F_c为作用在火箭上的控制力矢量；

δ_ψ和δ_γ为沿惯性坐标系三个方向的等效摆角；

F_xc、F_yc、F_zc为控制力矢量在惯性坐标系中三个方向的分量；

δ₁为第一切向摆角；

δ₂为第二切向摆角；

δ₃为第三切向摆角；

δ₄为第四切向摆角；

绕质心转动的动力学方程为：

式中，w_b为角速度矢量；

J为惯量张量；

M_st为作用在火箭上的气动力矩；

M_c为控制力矩；

M_d为火箭相对大气有转动时引起的阻尼力矩。

3.根据权利要求2所述的一种故障自适应的运载火箭智能控制半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤一中，所述质量模型为：

式中，m₀为火箭离开发射台瞬间的质量；

为火箭发动机额定秒耗量；

m为运载火箭质量；

t为火箭离开发射台瞬间t＝0起的计时。

4.根据权利要求3所述的一种故障自适应的运载火箭智能控制半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤一中，地球引力模型方程为：

式中，r_a为箭体位置的地心距坐标；

g_r为沿地心坐标系的引力加速度；

g_we为由地球旋转引起的的引力加速度；

w_e为由地球引力引起的引力加速度偏转；

g为运载火箭的引力加速度；

r为为质点在惯性坐标系中的矢径。

5.根据权利要求4所述的一种故障自适应的运载火箭智能控制半实物仿真方法，其特征在于：所述步骤一中，所述气动力模型包括气动力方程和气动力矩方程，其中，气动力方程为：

式中，R_x、R_y、R_z为气动力在惯性坐标系三个方向的分量；

q为动压；

S_M为箭体等效气动面积；

C_x为火箭的阻力系数；

C_y为火箭的升力系数

C_z为火箭的侧力系数；

气动力矩方程为：

M_st＝L_R×R

式中，M_st为气动力矩；

L_R为气动力力臂；

R为气动力。