可重复使用运载器自动着陆纵向制导律设计

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1、万方数据第31卷第10期计算机仿真2014年10月文章编号：1006—9348(2014)10—0090一05可重复使用运载器自动着陆纵向制导律设计杨俊唐1，王和平1，唐硕2，闰晓东2(1．西北工业大学航空学院，陕西西安710072；2．西北工业大学航天学院，陕西西安710072)摘要：在可复用运载器准确着陆控制问题的研究中，为实现可重复使用运载器(RLV)跟踪基准着陆轨迹以便安全地自动着陆，建立了以待飞航程为独立变量的无动力运动方程，利用线性二次调节器(LQR)方法设计了纵向制导律。纵向制导律

2、以速度偏差、高度偏差和航迹倾斜角偏差作为输入，给出迎角指令和减速板偏角指令。针对基准情况、存在初始条件和气动参数不确定性的情况进行了仿真。仿真结果表明，设计的纵向制导律可行，能很好地消除初始条件和气动参数不确定性的影响，准确地跟踪基准着陆轨迹，具有很好的鲁棒性，并且着陆速度、着陆动压和下沉速率均满足着陆要求。关键词：可重复使用运载器；自动着陆；基准轨迹；线性二次调节器；纵向制导律中图分类号：V448．2文献标识码：BDesignofLongitudinalGuidanceLawforReusab

3、leL肌nchVellicleAutolandingYANGJun—tan91，WANGHe—pin91，TANGShu02，YANxiao—don92(1．CollegeofAemnautics，NorthwestemPoI)rtechnicalUniversity，xi’aIlSha商710072，China；2．CollegeofAstronautics，NonhwestemPol”echnicalUniversity，xi’anShaJlxi710072，china)ABSTRACT：I

4、nordertomakethereusablel叭nchvehicletrackthereferencetrajectorytolandautomaticallys如ly，equationsofmotionusingthe砌ge—to—goaLstheindependentv撕ablewerederived．Withthederivedequationsofmotion，alon百tudinalguidancelawbasedonlinearquadraticreglllator(LQR)the

5、orywasthendeveloped．Basedonthedevelopedguidancelaw，weusedthedeviationsofvelocity，heightandnight—pathangleasinputsandgivesoutthecommandoftheandeofattackandthedenectionofspeedbmke．simulationsweredoneinbothreferencecondi—tionandconditionswithinitialdevi

6、ationsandaerodynaIIlicuncertainties．Thesimulationresultsshowthatthelongitu—dinalguidancelawdevelopedinthisp印erise任色ctiveanditcaneliminatetheimpactsofinitialdeviationsandaero-dynamicuncertainties．Thereferencet阳jectoryisweUtrackedwith900dmbustnessandth

7、erequirementsforlandingvelocity，landingdynamicpressureandsinkingmtearemet．KEYWoImS：RLV；Autol锄ding；Referencetrajectory；LQR；kn百tudinalgIlidancelaw1引言可重复使用运载器(ReusableIJaunchVehicle，RLV)是一种可以重复使用的航天器。通常要求RLV像火箭一样将有效载荷迅速送入空间轨道，同时在完成任务后又能够像飞机一样安全准确地返回地面基地

8、⋯。自动着陆是RLV飞行过程的最后阶段，关系到整个飞行任务能否安全完成。RLV自动着陆要求实现对基准着陆基金项目：高校博士学科点新教师基金(20116102120004)收稿日期：2013—12—17修回日期：2014一02一04—90一轨迹的精确跟踪，以满足着陆动压和下沉速率的要求。然而，RIJv最主要的两个特点(无动力飞行和小升阻比)增加了着陆轨迹跟踪的难度。由于无动力飞行，RIⅣ速度的控制依靠控制减速板来实现。2J。文献[3]由法向过载系数得到纵向制导指令，并采用经典的PID控制理论实现了