[发明专利]基于冲量等效原理的航天飞行器轨控发动机控制方法

摘要

本发明涉及一种基于冲量等效原理的航天飞行器轨控发动机控制方法。飞行器制导律输出的指令是连续变化的，而现有飞行器轨控发动机的控制输出的推力是常值，不能有效的跟踪指令，导致控制性能下降，精度降低。本发明组成包括：将航天飞行器沿弹体坐标系分解为纵向平面和侧向平面两个平面，纵向平面由所述一号发动机和三号发动机控制，侧向平面由所述二号发动机和四号发动机控制；定义一号发动机、二号发动机、三号发动机和四号中每个发动机可能具有的等效力极值并计算上述等效力和的值；再根据制导指令对应的需用力和上述等效力极值的关系计算发动机的开启时间T_on和工作时长T_w；再根据T_on、T_w对纵向平面的一号发动机和三号发动机，以及侧向平面的二号发动机和四号发动机进行控制。本发明用于轨控发动机控制方法。

主权项

一种基于冲量等效原理的航天飞行器轨控发动机控制方法，将一号发动机、二号发动机、三号发动机和四号发动机均匀安装在导弹的质心周围，其特征在于：所述控制方法通过以下步骤实现：步骤一、将航天飞行器沿弹体坐标系分解为纵向平面和侧向平面两个平面，所述纵向平面由所述一号发动机和三号发动机控制，所述侧向平面由所述二号发动机和四号发动机控制；步骤二、首先，定义一号发动机、二号发动机、三号发动机和四号发动机中每个发动机可能具有的等效力极值情况：将发动机的控制过程分为在当前控制周期起始时刻发动机处于稳定关闭状态和在当前控制周期起始时刻发动机处于稳定开启状态；在当前控制周期起始时刻发动机处于稳定关闭状态时：Ⅰ)若一号发动机、二号发动机、三号发动机或四号发动机中的一个一直关闭，则此发动机产生的等效力为0，Ⅱ)若在本控制周期结束时刻一号发动机、二号发动机、三号发动机或四号发动机中的一个刚达到稳定开启状态时，则此发动机此时产生的等效力为最小等效力，定义为最小关闭等效力Ⅲ)若在本控制周期起始刻一号发动机、二号发动机、三号发动机或四号发动机中的一个即开始启动，则此发动机此时产生的等效力为最大等效力，定义为最大关闭等效力$F_{\mathrm{off}}^{\max };$在当前控制周期起始时刻发动机处于稳定开启状态时：Ⅰ)若一号发动机、二号发动机、三号发动机或四号发动机中的一个一直开启，则此发动机的等效力为发动机稳定开启时产生的推力F_s，Ⅱ)若在本控制周期起始时刻一号发动机、二号发动机、三号发动机或四号发动机中的一个即开始关闭，则此发动机此时产生的等效力为最小等效力，定义为最小开启等效力$F_{\mathrm{on}}^{\min },$Ⅲ)若在本控制周期结束时刻一号发动机、二号发动机、三号发动机或四号发动机中的一个刚达到稳定关闭状态时，则此发动机此时产生的等效力为最大等效力，定义为最大开启等效力然后，计算每个发动机可能产生的上述等效力和的值；步骤三、根据制导指令所需力与步骤二计算得到的最小关闭等效力最大关闭等效力最小开启等效力和最大开启等效力四个等效力的值的大小关系以及发动机在当前控制周期起始时刻的状态，计算发动机的开启时间T_on和工作时长T_w；步骤四、对所述航天飞行器轨控发动机进行包括纵向平面控制过程和侧向平面控制过程，且所述纵向平面控制过程与所述侧向平面控制过程相同；其中，所述纵向平面控制过程为利用步骤三计算所得的发动机开启时间T_on和工作时长T_w对所述纵向平面的一号发动机和三号发动机进行控制。