空间飞行器离轨的一种组合制导方法.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第33卷2016年第2期文章编号：1006—1630(2016)02—0032—07空间飞行器离轨的一种组合制导方法郭雯婷L2，卢山1‘2，齐旺1、2(1．上海航天控制技术研究所，上海201109；2．上海市空间智能控制技术重点实验室，上海201109)摘要：为适应离轨中较大的初始误差和离轨过程干扰，提出了空间飞行器离轨制动的一种高精度组合制导方法。采用包括最优初制导和高精度末制导的多种制导律分段制导．前期采用燃料最省的开环初制导以脱离原轨道，后期采用基于标称

2、轨迹的高精度实时闭环制导，给出了组合制导的模型。由开环和组合两种制导方法的仿真结果可知：组合制导法具较高的制导精度和较强的鲁棒性，且计算量适中，易实现，有较大的工程应用价值。关键词：空间飞行器；离轨制动；组合制导；相对运动控制；初始误差；离轨过程干扰中图分类号：V448．2文献标志码：ADOI：10．19328／j．cnki．1006—1630．2016．02．006ACompositeGuidanceMethodofDe-OrbitOperationforSpaceVehiclesGUOWen—ti

3、n91～，LUShanl～，QIWan91’2(1．ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai201109，China；2．ShanghaiKeyLaboratoryofAerospaceIntelligentControlTechnology，Shanghai201109，China)Abstract：Aimtotherelativelargeinitialerroranddisturbanceinde—orbit，onekind

4、ofhigh—precisioncompositeguidancelawofde—orbitoperationwasputforwardinthispaper．Thesegmentedguidancewasrealizedbyopen-loopguidancelawbasedonfuel——optimalandhigh——precisionreal—-timeclosed—-loopguidancelawbasedonnominaltrajectory．Themodelofthecompositegu

5、idancewasgivenout．Thenumericalsimulationsresultsoftheopen-loopandcompositeguidancemethodsshowedthatthecompositeguidanceproposedhadhigherprecisionandstrongerrobustnessandthealgorithmwasmodestandeasytoimplement，whichwasvaluableinengineeringapplication．Key

6、words：Spacevehicle；De—orbitoperation；Compositeguidance；Relativemotioncontrol；InitialerrorlDisturbanceinde—orbjt0引言飞行器在轨飞行若干时间，完成预定任务后，必须用制动发动机产生推力减小飞行速度，从环绕地球的运行轨道进入返回地球的椭圆轨道，即实现离轨制动。制动控制的精度直接决定再人点的控制精度，进一步影响再入段制导与着陆的难度。因此，离轨制动制导控制技术是实现飞行器再人返回的关键。目前，进人制

7、导方法主要有标准轨道制导法和预测落点法两类[1。4]。航天飞机采用了前一种制导方法，要求发射前进行大量运算，以确定标准轨道制导方程中的系数，计算量大，且因标准轨道制导是基收稿日期：2015-04—26；修回日期：2015-05—25作者简介：郭雯婷(1983一)，女，硕士，主要研究方向为飞行器控制与仿真。于小扰动假设，对大的扰动，制导精度会变得很低。落点预测法不拘泥于标准轨道，对初始条件的误差不敏感，制导精度高，但要求有较快的计算速度和较大的存储容量，至今尚无应用。为此，本文综合了两种制导方法的优点，

8、提出了一种组合制导方法。1任务概述离轨过程的任务剖面如图1所示。飞行器到达再入窗口的控制精度直接关系再入段的控制难度，对离轨的制导控制须精确可靠，不可超出规定的偏差范围，否则会出现飞行器不能进入大气层，或进入后过热烧毁，或破坏着陆系统的正常工作条件，或显著偏离预定着陆点等不正常情况，从而导致返回任务的失败邸]。离轨制动任务要求飞行器在到达再入点时满足第33卷Z016年第2期郭雯婷，等：空间飞行器离轨的一种组合制导方法图1离轨任务剖面Fig．1Profil