充气式再入飞船的变质心控制方法研究

摘要

随着各国航天事业的不断深入,传统的航天器由于载荷小、隔热装置质量大、成本高,无法满足未来繁重的任务需要。相比之下,充气式再入航天器则具有体积小、质量轻、载荷大等突出优点,故有必要对其进行一定的理论研究。本论文对充气式再入变质心飞船的运动学模型、姿态动力学分析、控制律设计进行了研究,具体内容有下列几方面:
　　一、文中以充气式再入飞船为研究对象,将系统分成船体和滑块两个部分。通过将方程中滑块的运动和推力器的推力作为控制变量,利用动量矩定理和动量定理建立了系统的运动学模型。
　　二、基于已建立的系统运动学模型,本文讨论了影响系统的姿态运动和动态品质的各种因素。同时,为了对后续的模型分析进行进一步的简化,系统的特征参数进行了相应的优化。
　　三、根据之前对系统姿态运动模型的分析,本文得出了布局参数优化后的系统姿态运动模型,并且通过线性化得到了系统的控制模型。在此基础上,通过观察三个通道的特点,分别利用前馈加状态反馈来控制俯仰通道,利用滑模控制器来控制滚动通道并保持偏航通道的稳定。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 文献综述

1.3 本文主要内容

第2章 运动模型的推导

2.1 引言

2.2 常用坐标系及相互转换

2.3 系统的运动模型

2.4 滑块的运动学模型

2.5 本章小结

第3章 再入变质心飞船的运动分析

3.1 引言

3.2 飞船的配平控制及控制性能分析

3.3 变质心飞船的姿态性能分析

3.4 变质心飞船的动态品质分析

3.5 本章小结

第4章 控制模型的建立及控制律设计

4.1 引言

4.2 飞船绕质心转动方程的特点

4.3 优化系统布局来减小模型简化带来的误差

4.4 控制模型的建立

4.5 控制律设计

4.6 仿真分析

4.7 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢