[发明专利]运载火箭姿态控制方法、装置、电子设备及存储介质

权利要求书

1.一种运载火箭姿态控制方法，所述运载火箭为轴对称外形，俯仰和偏航平面使用相同的控制方案，其特征在于采用栅格舵和侧向姿态控制喷管两者同时对运载火箭发射后飞行的全过程进行控制，包括如下步骤：

步骤一，依据姿态控制的程序指令角与火箭实际姿态角相减，求取控制角偏差

步骤二，对程序角偏差按照滤波算法进行滤波；滤波算法对角偏差中的火箭弹性干扰信号进行滤波，滤波器采用陷波滤波器，或者采用带阻滤波器，滤波器的中心值为弹性干扰信号的频率；

步骤3，对滤波后的控制信号按照设计的校正网络进行计算，获取侧向姿态控制喷管的控制指令δ；校正网络设计采取传统的超前-滞后环节设计，设计参数依据火箭具体的气动特性和动力特性进行确定；

步骤4，对控制指令进行数字继电特性处理，同时对侧向姿态控制喷管和栅格舵系统进行开关控制。

2.根据权利要求1所述的运载火箭姿态控制方法，其特征在于，所述步骤4中，对控制指令δ进行数字继电特性处理的方法是

侧向姿态控制喷管按照带有死区的继电特性进行控制，m_zk为侧向姿态控制喷管的开关阈值：

上式中，i表示当前控制周期序号，i-1表示前一拍控制周期，侧向姿态控制喷管按照控制指令δ_zk进行开关控制；

栅格舵系统按照带有死区与滞环的继电特性进行控制，m_sgd为栅格舵控制的开关阈值，δ_sgd为栅格舵开关系数：

上式中，i表示当前控制周期序号，i-1表示前一拍控制周期，系数ksgd取0.6～0.8，具体优化值依据仿真确认；

按照运载火箭的结构参数和最大允许干扰力矩，获取栅格舵的平衡舵偏角δ_ph(t)，栅格舵角度控制指令Dlt：

Dlt＝k×δ_sgd×δ_ph(t)

上式中，k取0.4～0.6，具体优化值可以依据仿真确认。

3.根据权利要求1或2所述的运载火箭姿态控制方法，其特征在于，所述步骤3中，对滤波后的控制信号按照设计的校正网络进行计算，优选的一种校正网络设计方法，连续域的校正网络传递函数如下：

k_jz为校正网络增益，ζ_z为校正网络零点阻尼，ω_z为校正网络零点频率，ζ_p为校正网络极点阻尼，ω_p为校正网络极点频率，零极点具体值依据运载火箭性能参数，按照经典控制理论超前-滞后环节设计设计方法确认。

4.根据权利要求2所述的运载火箭姿态控制方法，其特征在于，所述步骤4中，一种较优的栅格舵角度控制指令确认方法为：

依据地面发射前实测的风场数据，结合运载火箭的结构参数，计算栅格舵的平衡舵偏角δ_ph(t)。

5.根据权利要求3所述的运载火箭姿态控制方法，其特征在于，所述步骤4中，一种较优的栅格舵角度控制指令确认方法为：

依据地面发射前实测的风场数据，结合运载火箭的结构参数，计算栅格舵的平衡舵偏角δ_ph(t)。

6.一种运载火箭姿态控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取控制角偏差

滤波模块，用于对角偏差中的火箭弹性干扰信号进行滤波；

校正网络对滤波后的控制信号按照设计的校正网络进行计算，获取侧向姿态控制喷管的控制指令δ；

数字继电特性处理模块，用于对控制指令进行数字继电特性处理，同时对侧向姿态控制喷管和栅格舵系统进行开关控制。

7.根据权利要求6所述的运载火箭姿态控制装置，其特征在于，所述数字继电特性处理模块，具体用于侧向姿态控制喷管按照带有死区的继电特性进行控制；栅格舵系统按照带有死区与滞环的继电特性进行控制。