[发明专利]适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法

说明书

本发明公开了一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，包括获得故障诊断信息；根据故障诊断信息计算控制增益；根据故障诊断信息计算发动机推力下降故障产生的附加干扰力矩，根据附加干扰力矩生成附加控制指令；利用发动机正常工况下的正常控制指令和附加控制指令叠加得到总控制指令，并将总控制指令分配到每台发动机的伺服机构，完成闭环控制。本发明形成了针对运载火箭的全环节容错控制方法，改善了控制品质，提高了容错能力。

技术领域

本发明属于运载火箭容错控制技术领域，具体涉及一种适应发动机推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法。

背景技术

目前运载火箭主动容错控制技术的研究，按照运载火箭控制器结构，可分为控制律重构和控制分配律重构两类。目前研究多集中在其中某一个方面，未形成针对运载火箭的全环节容错控制方法，控制律重构与控制分配律重构均只能解决通道等效指令或伺服指令合理性问题，无法从全局解决容错控制问题，通过本发明技术方案可以挖掘控制回路最大能力解决容错控制问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，克服了传统运载火箭主动容错控制技术无法实现全环节容错控制的技术问题，本发明形成了针对运载火箭的全环节容错控制方法，改善了控制品质，提高了容错能力。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种适应推力下降故障的运载火箭全环节复合主动控制方法，包括：

获得故障诊断信息；

根据故障诊断信息修正控制增益，根据修正后的控制增益得到故障工况下的基础控制指令；

根据故障诊断信息计算发动机推力下降故障产生的附加干扰力矩，根据附加干扰力矩生成附加控制指令；

利用故障工况下的基础控制指令和附加控制指令叠加得到总控制指令，并将总控制指令分配到每台发动机的伺服机构，完成闭环控制。

进一步的，故障诊断信息为各发动机的推力系数；

第j台发动机出现故障时，各台发动机的推力系数符合如下模型：

其中，k_i为第i台发动机的推力系数，k_fault为故障发动机的推力系数，1≤i、j≤N，N为发动机总数。

进一步的，运载火箭的发动机布局为四台助推发动机捆绑两台芯级发动机；

根据故障诊断信息修正控制增益的方法包括：

根据故障诊断信息得到控制力系数表达式：

其中，分别表示芯级发动机、助推发动机在俯仰通道和偏航通道的控制力系数，代表俯仰通道，ψ代表偏航通道；k_xj1,k_xj2,k_zt1,k_zt2,k_zt3,k_zt4分别为第1、2台芯级发动机和第1、2、3、4台助推发动机的推力系数，P_xj1,P_xj2,P_zt1,P_zt2,P_zt3,P_zt4分别为第1、2台芯级发动机和第1、2、3、4台助推发动机的推力，M为运载火箭的质量，V为运载火箭的速度；

根据故障诊断信息得到控制力矩系数表达式：