摘要：可重复使用航天器使用的惯性测量单元(IMU)既需要满足空间段长期在轨使用需求,又需要满足再入大气过程较严酷的力学振动环境及高动态下的高精度导航需求.针对可重复使用航天器对IMU的需求,本文对研制过程中动态精度设计和验证方法进行了总结,并介绍了一种六自由度振动IMU精度试验方法,该方法能够更真实模拟再入力学环境,可从系统需求出发,对IMU动态精度进行综合评估,为其他天地往返类型航天器提供参考.

摘要：针对从发射段开始即要求具备全程自主导航能力的航天器,对其发射前惯性姿态自对准方法的应用问题进行研究.针对纯惯导姿态自对准的3种经典方法:解析式粗对准、罗经对准、惯性系对准,分析不同方法在不同应用场景中的适应性,分析惯性敏感器误差特性和噪声特性对算法精度的影响,以箭体微幅晃动为典型工况,基于罗经法中地速增量为零的假设条件,设计一种适应周期性晃动基座的改进罗经对准回路.通过惯性敏感器不同噪声组合的蒙特卡洛打靶仿真,对罗经对准和惯性对准算法的实现情况和精度进行数值验证,为工程实践中的方案选取提供参考.

摘要：研究了基于特征模型的自适应控制方法在高超声速飞行器姿态控制中的应用。对一类非线性强耦合以及大范围参数不确定性的类X-20高超声速飞行器无动力滑翔段六自由度动力学模型,建立含耦合的多输入多输出(MIMO)特征模型,并设计基于特征模型的黄金分割控制器。控制律设计中通过对非对角元控制量强制一步滞后,使得各通道控制量可以计算简单。最后通过飞行高度和速度大范围变化的长时间飞行过程中姿态角的跟踪控制仿真,验证了控制器的鲁棒性和适应性。

摘要：针对大升力体轨道再入飞行器末端能量管理(TAEM)段制导控制能力强、末端约束不惟一的问题,将TAEM段分为动压跟踪和着陆预备2个阶段,设计了不同的纵向轨迹剖面,从而将TAEM段在线轨迹生成问题转化为单参数搜索问题。第1阶段设计标称动压剖面为纵向参考轨迹,使得飞行器过程约束得到保证。第2阶段纵向剖面设计为标称高度剖面,从而使得末端点高度和倾角约束得到保证。根据末端动压误差设计修正律,迭代修正第一阶段动压剖面,从而使得最终的纵向轨迹满足所有的状态约束。在线轨迹递推采用以时间为自变量的数值积分,递推过程引入闭环制导律,通过实时修正攻角跟踪纵向剖面,修正倾侧角跟踪地面轨迹,从而保证在线生成的轨迹符合物理特性,降低闭环制导难度。在考虑初期再入末端大范围状态散布情况下,数值仿真显示了所提算法的鲁棒性。

摘要：对于轨道再入飞行器,根据各阶段飞行特性和任务的不同被分为初期再入、末端能量管理以及进场着陆几个阶段.本文提出一种末端能量管理段航程及纵向剖面优选方法,通过对不同的初始航程和纵向剖面进行递推,以阻力板控制裕度最大为优化目标,选出最适应飞行器升阻特性的航程以及相应的高度动压剖面.考虑初始状态误差及气动特性偏差条件下的六自由度仿真验证所设计的纵向剖面的鲁棒性.

摘要：针对再入飞行器离轨制动问题,在考虑地球引力J2项摄动及有限推力影响下,设计了一种航天器自主离轨制动控制算法。该算法根据再入点状态约束,确定了离轨过渡轨道的平均轨道根数及其与离轨待命轨道平均轨道根数的关系,从而得到制动参数初值。通过在线数值递推轨迹,实时预报再入点瞬时轨道根数并计算再入点航迹倾角,当预报的航迹倾角满足约束条件时结束制动,并根据再入点纬度幅角误差修正制动起始点,从而修正制动参数。制动过程中,在考虑了J2项摄动影响下实时预报再入点瞬时轨道根数,依据实际任务需求确定关机时机。最后通过考虑初始状态误差、质量误差、推力误差以及姿态误差情况下的蒙特卡洛打靶仿真,分析了不同关机策略的落点散布特性,检验了该算法的自主决策和高精度再入点控制能力。

摘要：通过对类X-20高超声速飞行器的气动系数与高度、马赫数、攻角、侧滑角和舵偏角的关系进行分析,对各项气动系数进行了简化和拟合,并将舵偏增量视作控制输入,在此基础上建立了类X-20飞行器仿射非线性形式的控制模型,证明了它是可以输入输出精确线性化的,从而可以设计反馈线性化控制器.最后在存在大气密度、气动力矩系数和转动惯量不确定性情形下,针对原动力学模型进行闭环仿真研究,原动力学模型考虑地球旋转,气动数据直接从类X-20飞行器的气动数据表插值得到.仿真结果表明,所设计的控制律可以实现控制目标,具有较强鲁棒性.

摘要：针对一类有量测噪声的未知参数高阶线性系统设计了基于特征模型的卡尔曼滤波器,改进了由于传统卡尔曼滤波器在未知系统状态转移阵时应用的难题.在对高阶线性系统的自适应控制中,利用建立系统的特征模型构造状态转移阵,结合卡尔曼滤波的思想对系统输出进行滤波,使系统输出以及控制量的性能得到极大的改善.通过对一个未知参数的高阶线性系统仿真实验验证了此方法的有效性.