CN112112745A - 航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法及控制装置,控制方法包括:在发动机回零控制开始时刻,通过综合回零控制开始时刻的姿控系统输出的伺服指令和伺服指令速度获得发动机回零控制的伺服指令趋势;根据发动机回零控制的伺服指令趋势自适应选择抛物线组合,利用抛物线组合构造得到发动机回零控制的伺服指令;伺服机构根据利用发动机回零控制的伺服指令摇摆发动机,以对发动机进行自适应回零控制。本申请能够充分利用发动机后效推力进行姿态控制。本申请中发动机回零加速度小,回零过程惯性力矩小,回零过程对姿态的影响小,有利于提高姿态控制精度。
Description
技术领域
本申请属于航天运载器控制技术领域,具体涉及一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法及控制装置。
背景技术
航天运载器在上升飞行段或回收过程中发动机关机后,需要控制摇摆发动机回零位,避免残余后效推力产生干扰力矩,以便为级间分离、星箭分离或返回段的下一次发动机起动创造良好的受力条件与环境。通常,通过姿态控制装置向伺服控制驱动器发送零指令实现发动机的回零控制。
传统的发动机关机后回零控制一般采用直接发送零伺服指令或从当前状态直线过渡到零的方式,发动机在回零过程中会出现阶跃形式的动作,较大的加速度造成较大的惯性力矩,且不能充分利用发动机后效推力的控制,不利于保证航天运载器关机后的姿态保持精度。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题,本申请提供了一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法及控制装置。
根据本申请实施例的第一方面,本申请提供了一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法,其包括以下步骤:
在发动机回零控制开始时刻,通过综合回零控制开始时刻的姿控系统输出的伺服指令和伺服指令速度获得发动机回零控制的伺服指令趋势;
根据发动机回零控制的伺服指令趋势自适应选择抛物线组合,利用抛物线组合构造得到发动机回零控制的伺服指令;
伺服机构根据利用发动机回零控制的伺服指令摇摆发动机,以对发动机进行自适应回零控制。
上述航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法中,所述在发动机回零控制开始时刻,通过综合回零控制开始时刻的伺服指令和伺服指令速度获得发动机回零控制的伺服指令趋势的过程为:
进一步地,所述根据发动机回零控制的伺服指令趋势自适应选择抛物线组合,利用抛物线组合构造得到发动机回零控制的伺服指令的具体过程为:
将以上两式联立,得到:
将以上两式联立,得到:
根据本申请实施例的第二方面,本申请还提供了一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制装置,其包括存储器和处理器,所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令,执行上述任一项所述的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法。
根据本申请实施例的第三方面,本申请还提供了一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法。
根据本申请的上述具体实施方式可知,至少具有以下有益效果:针对传统的发动机关机后采用直接阶跃或斜坡回零指令控制方法,不能充分利用发动机后效推力控制,且造成较大惯性力矩的问题,本申请通过综合回零控制开始时刻的姿控系统输出的伺服指令和伺服指令速度获得伺服指令趋势,根据伺服指令趋势自适应地生成回零控制的伺服指令,实现发动机自适应回零控制,且发动机回零加速度峰值最小,从而使得回零过程惯性力矩小,能够降低对航天运载器姿态的影响。
应了解的是,上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的,其并不能限制本申请所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本申请的说明书的一部分,其示出了本申请的实施例,所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神,任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后,当可由本申请内容所教示的技术,加以改变及修饰,其并不脱离本申请内容的精神与范围。
本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,但并不作为对本申请的限定。另外,在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等,并非特别指称次序或顺位的意思,也非用以限定本申请,其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”,包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”;关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
本申请航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法,在发动机回零控制开始时刻,通过综合回零控制开始时刻的姿控系统输出的伺服指令和伺服指令速度获得发动机回零控制的伺服指令趋势;根据发动机回零控制的伺服指令趋势自适应选择抛物线组合,利用抛物线组合构造得到发动机回零控制的伺服指令;伺服机构根据发动机回零控制的伺服指令摇摆发动机,以实现对发动机进行自适应回零控制。
图1为本申请实施例提供的一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法的流程图。
如图1所示,本申请提供的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法包括以下步骤:
S211、第一阶段回零控制的伺服指令的加速度大小为,使得伺服指令速度在
时刻增大到0,表示伺服指令速度的转折时间,即时刻之前伺服指令速度为负,时刻
伺服指令速度为0,时刻之后伺服指令速度为正;在时刻伺服指令的幅值最大,该时刻
的伺服指令值为,由此将求取发动机回零控制的伺服指令的过程转变为构造抛物线
方程的过程,该抛物线的初始点为,顶点为,回零控制的伺服指令的加速
度大小为,则发动机回零控制的伺服指令为:
S212、第二阶段回零控制的伺服指令的加速度大小为和,使得时刻伺服指
令速度为0,时刻伺服指令速度也为0,即从时刻到时刻,通过一段加速度大小为
的抛物线和一段加速度大小为的抛物线光滑拼接的方式构造发动机回零控制的伺服指
令,则发动机回零控制的伺服指令为:
联立式(4)和式(5),得到:
S221、第一阶段回零控制的伺服指令的加速度大小为,使得伺服指令速度在
时刻减小到0,表示伺服指令速度的转折时间,即时刻之前伺服指令速度为正,时刻
伺服指令速度为0,时刻之后伺服指令速度为负;在时刻伺服指令的幅值最大,该时刻
的伺服指令值为,由此将求取发动机回零控制的伺服指令的过程转变为构造抛物线
方程的过程,该抛物线的初始点为,顶点为,回零控制的伺服指令的加速
度大小为,则发动机回零控制的伺服指令为:
S222、第二阶段回零控制的伺服指令的加速度大小为和,使得时刻伺服指
令速度为0,时刻伺服指令速度也为0,即从时刻到时刻,通过一段加速度大小为
的抛物线和一段加速度大小为的抛物线光滑拼接的方式构造发动机回零控制的伺服指
令,则发动机回零控制的伺服指令为:
联立式(10)和式(11),得到:
S3、将发动机回零控制的伺服指令发送给伺服控制驱动器,由伺服控制驱动器驱动伺服作动器伸缩动作,从而控制发动机摇摆,回到发动机零位。
本申请根据发动机回零控制初始时刻的伺服指令和伺服指令速度自适应生成发动机回零控制的伺服指令,有利于充分利用发动机后效推力进行姿态控制。
本申请选用加速度为常值的抛物线形式构造发动机回零控制的伺服指令的表达式,使得伺服摇摆带来的惯性力矩更平稳,回零过程对姿态的影响更小,从而有利于提高姿态控制的精度。
在示例性实施例中,本申请实施例还提供了一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制装置,其包括存储器和处理器,处理器被配置为基于存储在存储器中的指令,执行本申请中任一个实施例中的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法。
其中,存储器可以为系统存储器或固定非易失性存储介质等,系统存储器可以存储有操作系统、应用程序、引导装载程序、数据库以及其他程序等。
在示例性实施例中,本申请实施例还提供了一种计算机存储介质,是计算机可读存储介质,例如,包括计算机程序的存储器,上述计算机程序可由处理器执行,以完成本申请中任一个实施例中的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法。
上述的本申请实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如,本申请的实施例也可表示在数据信号处理器中执行上述方法的程序代码。本申请也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列执行的多种功能。可根据本申请配置上述处理器执行特定任务,其通过执行定义了本申请揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展表示不同的程序语言与不同的格式或形式。也可表示不同的目标平台编译软件代码。然而,根据本申请执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本申请的精神与范围。
以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式,在不脱离本申请的构思和原则的前提下,任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改,均应属于本申请保护的范围。
Claims (9)
1.一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
在发动机回零控制开始时刻,通过综合回零控制开始时刻的姿控系统输出的伺服指令和伺服指令速度获得发动机回零控制的伺服指令趋势;
根据发动机回零控制的伺服指令趋势自适应选择抛物线组合,利用抛物线组合构造得到发动机回零控制的伺服指令;
伺服机构根据利用发动机回零控制的伺服指令摇摆发动机,以对发动机进行自适应回零控制。
2.根据权利要求1所述的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法,其特征在于,所述在发动机回零控制开始时刻,通过综合回零控制开始时刻的伺服指令和伺服指令速度获得发动机回零控制的伺服指令趋势的过程为:
8.一种航天运载器关机后发动机自适应回零控制装置,其特征在于,包括存储器和处理器,所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令,执行如权利要求1~7任一项所述的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法。
9.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~7任一项所述的航天运载器关机后发动机自适应回零控制方法。
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