运载火箭并联双机姿控配平策略研究

运载火箭并联双机是一种常见的发动机推力矢量控制(Thrust Vector Control,TVC)方案,发动机与伺服机构可组合出不同的控制布局。针对液体运载火箭典型的4种并联双机摆发动机控制布局,开展了故障动力学建模仿真研究,基于运载火箭比例微分(Proportional Differential,PD)姿控方法,比对分析了不同故障模式的姿控配平结果,优选了并联双机摆发动机控制布局,最后应用控制重分配技术验证了故障下放宽滚动通道性能策略的有效性,结果表明不同的推力矢量布局故障适应能力不同,姿态重构技术在发动机推力较大故障下仍可保证运载火箭良好的姿控性能与稳定能力。

可重复使用运载器再入数学建模

针对可重复使用运载器(RLV)方案论证和初步设计阶段对模型的需求,提出了一种RLV再入概念设计,进行了数学建模研究。RLV采用翼身组合体的气动布局,包括左右升降副翼、方向舵和机体襟翼。对其无动力再入返回姿态控制,建立了反作用控制系统/气动舵复合控制数学模型。再入过程要经历自由分子流区、稀薄大气过渡流区和连续流区,基于气动力的工程计算方法建立了这三个流区的RLV气动模型。控制特性分析与六自由度再入仿真表明,所设计的RLV控制模型具有与航天飞机轨道器一致的再入飞行特性,证明了数学建模的有效性,能够进一步用于RLV姿态控制的研究。

RLV再入神经网络自适应姿态控制器设计

可重复使用运载器(RLV)大包线再入过程中,广泛存在模型不确定与外界干扰,会给姿态控制器的设计带来不利影响,为此提出了一种神经网络自适应控制器设计方案。基于时标分离原理设计了快、慢双回路控制结构。在此基础上设计了径向基神经网络(RBFNN)自适应律,用于在线估计模型不确定和外界干扰力矩,并在控制器中进行补偿。仿真验证表明,RBFNN自适应控制器能良好地完成姿态跟踪控制,有效地抑制干扰力矩对姿态控制的影响。自适应律能够在线估计真实的飞行器动态和外界干扰力矩,控制器具有抗扰动能力。

运载器姿态控制重构研究

运载器发动机推力下降故障模式较为常见,对于典型的非致命故障采取姿态重构控制技术往往可以挽救一发飞行任务。随着计算机软件与硬件技术水平的提升,控制重构技术具有重大的意义。在此,开展了运载器故障动力学建模研究,提出了运载器重构控制技术方案。介绍了一种姿态重构控制技术研究成果,包括控制律设计与控制重分配方法,并针对所提出的姿态重构方法开展了仿真验证,结果表明姿态重构技术在发动机推力故障下仍可保证运载器良好的姿控性能与稳定能力。最后展望了智能控制技术发展前景。

长征五号系列运载火箭一级氢箱防晃板减配优化设计

液体运载火箭飞行过程中面临推进剂晃动问题,满足姿控稳定条件下对防晃板进行减配,将有效地提升总体方案的可靠性与经济性。阐述了长征五号系列运载火箭贮箱防晃板优化过程,重点针对试样阶段一级氢箱防晃板减配问题开展了姿控设计。首先给出了刚晃弹动力学模型,开展了火箭晃动极-零问题分析,从频域分析与时域仿真的角度给出了姿控稳定结论,最后开展了飞行结果评估。研究结果表明,对晃动质量较小的贮箱防晃板可进行减配优化,姿控稳定设计允许部分秒点频域不稳定,时域仿真不发散是晃动稳定重要的设计依据。

RLV再入结构化鲁棒控制器设计

RLV再入飞行动态快速时变,强耦合与非线性严重,为此在非线性动态逆控制的基础上,提出了一种结构化的鲁棒控制器设计方法。根据RLV再入飞行动态,建立了其姿态控制仿射非线性模型。基于时标分离原理应用NDI方法进行了RLV控制结构的线性化,克服了小扰动线性化损失飞行器动态信息的缺点。根据RLV再入控制性能指标要求引入优化的思想,采用鲁棒优化方法实现对性能指标与干扰抑制能力的折衷。所设计的结构化鲁棒控制器能有效实现对RLV再入姿态的控制,并具有抗干扰能力,克服了NDI方法对模型的依赖性。

RLV双环滑模RCS/气动舵复合控制器设计

针对可重复使用运载器(RLV)再入飞行强非线性、快时变特性和多种控制模式给姿态控制器设计带来的困难和挑战,提出了一种双环滑模反作用控制系统(RCS)/气动舵复合控制器设计方案。首先建立了RLV再入飞行的数学模型,基于时标分离原理,设计了快、慢双环回路控制系统,并采用滑模控制律(SMCL)获得控制力矩指令;所设计的RCS/气动舵复合控制器,由控制分配将控制力矩指令分别映射成RCS推力器执行的开关指令和气动舵面偏转指令,采用链式递增融合协调气动舵与RCS的复合控制。仿真结果表明,双环滑模RCS/气动舵复合控制器能较好地完成姿态跟踪控制,有效地节省RCS燃料,实现了气动舵面与RCS的协调控制。控制方案也能用于再入飞行器或空天飞机的控制系统设计。

忠州博物馆重塑“忠文化”辉煌

忠县是中国历史上唯一一个以“忠”命名的州县城市。忠州博物馆之忠义阁——“忠义忠州”是忠文化的重要载体。一代又一代的忠州人,不断谱写着“忠行天下”的崭新篇章。本文从四个方面展现了忠州博物馆重塑“忠文化”辉煌:一是地边巴徼,意怀忠信;二是敬德兴文,尊贤尚忠;三是改天换地,赤子忠心;四是千古忠德,时代新风。“忠文化”已成为培育社会主义核心价值观中的最宝贵财富,让“忠文化”在神州大地更加发扬光大!

架起抢险救灾的“水上生命通道”

四川汶川地震发生后,四川省宣汉县人武部及时派出民兵水上抢险队员连夜赶赴灾区青川县境内,用冲锋舟在灾区架起一条"水上生命通道",向县境内运送抢险队员和当地返乡人员、将灾民转移出境,出色完成了上级赋予的抗震救灾任务(图为民兵水上抢险队员转运伤员的情景)。

RLV抗扰动非线性最优控制器设计

可重复使用运载器(RLV)再入面临严重的扰动影响,对此设计一种抗扰动非线性最优控制器(ADNOC).首先,基于时标分离原理设计快、慢双回路控制结构;其次,将角速率动态变换处理成线性形式,通过依赖状态的黎卡提方程(SDRE)优化方法获得最优控制指令;然后,设计非线性扰动观测器用于估计外界干扰,并在非线性最优控制律中进行干扰补偿.仿真实验结果表明,所设计的控制器能良好地完成姿态跟踪控制,抑制扰动对姿态控制的影响,实现RLV的最优控制性能.

美国SpaceX公司猎鹰火箭创新技术的启示

对Space X公司研制的猎鹰9系列火箭在低成本及可靠性设计过程中采取的各种创新技术,诸如射前静态点火测试技术、飞行动力故障监测与控制系统重构技术、箭体自主可控回收技术进行了详细研究。结合其在实际飞行任务中的应用情况进行了分析,并提出对我国后续运载火箭研制的启示和建议。

基于RBFNN和LPF的液体运载火箭滑模控制方法

针对液体运载火箭飞行过程中参数时变性和各种不确定性,提出了一种基于径向基神经网络(RBFNN)和低通滤波器(LPF)的滑模控制方法。采用RBFNN在线辨识并补偿模型未知参数和不确定动态,利用LPF改善滑模控制本身的抖振问题。仿真结果表明,该方法与传统控制方法相比,控制精度和鲁棒性显著提高;与基于RBFNN的滑模控制方法相比,对抖振抑制较好,可保证箭体弹性和推进剂晃动稳定。

深谋远虑强国防 献计献策话征兵——达州军分区征兵理论工作研讨会关于提高兵员质量的思考

征接高素质的兵员,是为国防大厦基石输送“优质砖”的第一道关口。新时期如何提高兵员质量,适应军队现代化建设的需要?前不久,四川达州军分区就此专门召开了理论研讨会,军地领导和基层一线的同志积极献计献策,各抒己见,作了一次全方位的思考和讨论,形成了一些基本共识。这次理论交流的成果,值得在今后实践工作中借鉴。