姿控发动机点火逻辑研究

跟踪与分析国外先进防空导弹的姿控发动机控制技术,以美国PAC-3导弹为例,对姿控发动机组建立离散模型,然后采用一定的优化方法,对其点火方法作了研究,并提供仿真结果。     

拦截器姿控脉冲发动机点火控制算法

姿控脉冲发动机点火算法是大气层内拦截器末段交战中的一项关键技术。以响应时间快速性和发动机消耗量最小为目标,建立了脉冲发动机点火模型,将点火控制问题转化为组合优化问题。提出了一种离散微粒群优化算法,在微粒群优化算法框架内重新定义了微粒的位置、速度及相关的操作,进而使该算法适合求解脉冲发动机点火控制问题。仿真结果表明,基于离散微粒群优化的点火算法合理可行。     

大气层内燃气动力与气动力复合控制方法探讨

对采用燃气动力(直接力)与气动力复合控制技术的控制方式、姿控发动机控制周期、点火逻辑及姿控发动机启控策略等进行了初步探讨。重点对采用燃气动力/气动力复合控制方式中舵系统的工作模式进行了探讨及仿真研究,对姿控发动机控制周期及控制回路工作周期对制导精度的影响进行了初步仿真研究。通过仿真研究表明:在末制导阶段,采用燃气动力/气动力复合控制方式可提高导弹的快速性,进而提高导弹的制导控制精度。     

R-4D双组元姿控发动机的研制(四)——空间点火特性

“压力峰”几乎是所有姿控发动机在高真空条件下多次快速点火的共同特点,它往往导致燃烧室的破坏。 在R-4D姿控发动机的研制过程中,也曾遇到了一系列的点火超压和爆炸,为了弄清点火超压的原因,马夸特公司在R-4D的研制上花了很大的功夫,进行了一系列的高真空点火试验,发动机结构也经过一再更改,最后从理论上和实验上彻底解决了高空点火压力峰问题,获得了满意的点火特性,最终的压力曲线呈台阶状上升,几乎不出现峰值。     

单组元姿控动力系统动态过程仿真研究

以单组元姿控动力系统为研究对象研究多台不同推力量级发动机工作时的动态过程.基于模块化建模,在MWorks软件平台上二次开发了包含液体管路、电磁阀、反应室等单组元姿控动力系统典型组件的动力学模型,搭建了动力系统中发动机起动、关机、脉冲工作等动态过程仿真模型,并通过试车数据验证了仿真模型的正确性与有效性.在单组元动力系统中...     

一种姿控发动机推力优化方法

大气层外飞行器的姿态控制一般采用姿控发动机的喷气控制,姿控发动机的推力水平直接影响到姿态控制的效果。从稳态推进剂消耗、抗干扰能力以及控制平稳性的角度对姿控发动机的推力设计要求进行了理论阐述。在此基础上,得到一个综合的指标函数,对其进行了优化和仿真验证。     

动能拦截器姿控固体小火箭点火算法设计

使用固体姿控小火箭是实现动能拦截器快响应和高精度姿态控制的最佳方案之一。针对一种新型动能拦截器姿控小火箭布局,提出了点火组合混合搜索算法。描述了动能拦截器姿控小火箭的配置方案,分析了弹体自旋需求。设计了一种结合目标排序法和区间搜索法的点火组合混合搜索算法:当可用小火箭个数较少时,采用目标排序法;当可用小火箭个数较多时,采用区间搜索法。指令力矩近似仿真结果及姿态控制数值仿真结果表明:该算法能够有效地近似指令力矩,实现快速高精度的姿态跟踪。     

空间拦截器末制导段动态模型研究

本文以实现空间拦截器对目标的直接碰撞杀伤方式为目的,根据拦截器制导控制系统方案的要求,末制导段采用轨控发动机对拦截器质心运动进行调节;利用姿控发动机进行姿态调整,建立了拦截器六自由度弹道仿真模型;并进行了计算,结果表明末制导段采用姿控、轨控发动机实现对拦截器的控制是可行的也是必要的。     

弹用固体姿控发动机内弹道性能实验研究

姿控发动机用于提高导弹机动性能。确定了固体姿控发动机实验器的设计参数,给出了可重复使用的星形和管形装药实验器结构简图,描述了试验台和试验流程。分析发动机试验数据后认为点火药量、堵盖打开压强、推进剂药形分别影响内弹道曲线的爬升段、平衡段、拖尾段;根据试验现象认为胶体密封大于42MPa的压强不可靠,连接刚度不足使推力曲线出现振荡。     

空气动力和姿控发动机推力复合控制的弹体数学模型建立

建立了空气动力和姿控发动机推力复合控制弹体的数学模型,为理论弹道和控制弹道的计算提供了参考;同时采用小扰动法推导了俯仰通道和滚动通道的简化模型,为空气动力和姿控发动机推力复合控制系统进行初步设计提供了依据。     

姿控发动机布局方式研究

大气层外飞行器的姿态控制一般采用姿控发动机的喷气控制,姿控发动机的布局直接影响到姿态控制的效果。对国内外飞行器的姿控发动机布局的发展情况进行了综述,并从工程实践的角度出发,讨论了姿控发动机在布局时需要考虑的一些矛盾因素。在此基础上,提出了利用耦合解决这些矛盾的思路以及姿控发动机布局的3条基本原则。仿真结果表明利用耦合改善了姿态控制效果。     

姿控发动机布局方式优化分析

在液体推进剂动力系统质量模型的基础上,针对采用双组元推进剂和挤压式输送系统的小推力空间飞行器姿控发动机,在控制总冲量和总冲量矩相同的情况下,对动力系统总质量最轻的姿控发动机最优布局方式进行了优化分析     

直接力/气动力复合作用动能拦截弹姿态控制方法

针对直接力/气动力复合作用动能拦截弹的姿态控制问题,建立了拦截弹俯仰-偏航通道短周期运动模型;利用线性二次型最优跟踪控制理论结合姿控固体小火箭点火逻辑设计了复合控制系统,通过分析非线性容限得出了该系统对直接力偏差具有强鲁棒性的结论;姿控回路仿真表明系统具有快速响应特性及良好的跟踪性能,考虑侧喷干扰效应等实际条件的六自由度弹道仿真表明所设计的控制系统能够满足拦截末段直接碰撞要求。     

基于系统构型替换的固冲发动机故障模式半实物仿真

为全面快速验证冲压发动机的故障检测算法，基于构型替换建立了能模拟多种固冲发动机故障的仿真验证平台。基于此平台，搭建了发动机点火故障模型、压强传感器故障模型、设备接口模型，以及与真实控制器中检测算法具有相同外部接口和系统构型的故障检测算法模型等。通过系统构型的切换，将同一个故障模式注入故障检测算法模型和真实发动机系统，并通过对比同一组故障模式下故障检测模型检测结果与发动机控制系统检测结果，来对发动机控制器中的故障检测算法进行快速验证。以无喷管助推器点火的检测为例，讲述了该方法的建模、实验验证及分析过程，此外，该方法还能应用到无喷管助推器关机、进气道前后堵盖打开、燃气发生器点火、燃气流量容错控制等多个故障模式的仿真模拟与验证，具有很强的通用性，能大大地降低控制系统开发与验证的时间成本，具有很强的应用价值。     

一种空间飞行器轨控发动机干扰力矩的测试方法

轨控发动机对空间飞行器姿态的干扰力矩是影响姿态估计精度的重要因素,为了解决轨控发动机干扰力矩在地面难以准确测量的问题,提出了一种在空中进行的轨控发动机干扰力矩测试方法.此方法通过在空间飞行器飞行过程中轨控发动机轮流开机,利用惯测组合陀螺记录弹体姿态角速度的变化情况,从而计算出轨控发动机的干扰力矩.数值仿真结果验证了该试验方法的有效性.     

拦截器程序悬浮控制系统非线性稳定性分析

针对拦截器姿轨控发动机工作的本质非线性特性,采用基于谐波线性化建立的描述函数法进行系统稳定性分析;推导了非线性系统的Nyquist幅相判据,同时从工程应用出发,将Nyquist幅相判据转换为Bode图对数判据,一起分析了拦截器俯仰角控制、滚动角控制和位置控制的稳定性,并对姿轨控发动机的推力进行了拉偏,分析结果表明拦截器程序悬浮姿态控制和位置控制系统是稳定的.     

“阿波罗”姿控发动机系统

根据阿波罗登月过程的要求,以及考虑到各个飞行阶段的工作特点,登月舱,服务舱及指挥舱分别都有各自完全独立的姿控发动机系统,其工作原理分别示于图（1）,（2）,（3）,（6）,（7）。 三个舱的姿控发动机系统工作原理以及所采用的元件十分相似,下面仅着重对登月舱姿控发动机系统进行介绍。     

“阿波罗”姿控发动机系统

本文介绍了美国阿波罗姿态控制发动机系统的一般概况。本文分两部分,这是第一部分。 第一部分介绍了阿波罗登月过程,姿控发动机安装、座标位置、控制规律及推力曲线的特点,并应用了阿波罗-4的遥测数据来说明这种姿控发动机的特点和它的脉冲工作状态。 第二部分包括用于登月舱和服务舱的R-4D-l发动机,用于指挥舱上的SE-A8发动机、带皮囊的推进剂贮箱,电磁活门、减压器及有关的活门和附件,还对三个舱的反作用姿控系统原理图作了介绍。     

考虑姿控发动机布局耦合影响的飞行器姿态控制方法研究

空间飞行器姿态控制系统是一个MIMO非线性系统,其姿控执行机构通常由若干个脉冲工作状态的发动机组成.为减轻发动机质量,有时会选用发动机个数较少的布局方案,从而导致三通道控制力矩相关,引起附加的耦合问题(下称布局耦合问题).针对这一问题,采取反馈线性化方法,直接以发动机推力作为控制输入,在最小范数的约束条件下,得到了姿态解耦控制,有效地解决了发动机布局耦合问题.仿真结果验证了该姿态解耦控制方法的正确性.     

固体发动机尾部点火性能影响因素分析

采用准一维非定常数值模型,对某小型固体发动机尾部点火瞬态过程进行性能预示;以预示结果为基础,对尾部点火性能主要影响因素进行了参数研究.研究结果可为尾部点火器和喷管堵盖的点火匹配性设计提供有益指导.