固体火箭的鲁棒自适应耗尽关机制导方法研究

周 军 潘彦鹏 呼卫军

西北工业大学精确制导与控制研究所，西安 710072

取消推力终止装置的固体火箭以其易于生产、储存、运输、维护和快速发射等显著优势成为发展趋势，但这给制导带来了新难题——耗尽关机制导问题，即在推力、秒耗和关机时间随机摄动情况下，如何导引才能使能量随机耗尽时火箭的弹道参数正好满足射程和射向要求。显然，新问题给导引方法的鲁棒与自适应能力提出了更高要求。

目前对耗尽关机制导问题的研究，以文献[1]提出的方法最为经典和最具影响力，该方法以视速度模量为控制变量，通过闭路导引段、姿态调制段和常姿态导引段的分段逐步导引实现待增速度快速收敛和能量耗散管理，以达到关机点待增速度趋于零的导引目的。文献[2-3]在文献[1]的成果基础上进行了改进研究，前者通过耗尽关机时间的预估与补偿提高制导精度，后者通过改进能量耗散模型, 提高了远程火箭对远、中、近程飞行任务的适应性。文献[4]采用与文献[1]相似的能量管理原理，研究了有限推力下轨道转移中耗尽关机制导问题。但上述文献中导引方法的精度严重依赖于： 1)能量管理方法的精度； 2)是否进行关机时间补偿及补偿精度。这是因为耗尽关机的能量管理是个强非线性矢量控制问题(文献中作了近似或线化处理)，必然影响待增速度的控制精度，对于3000km的弹道，当待增速度控制精度大于5m/s时，落点偏差将达5km以上。此外，固体火箭的耗尽关机时间随机摄动，误差可达2～3s以上，由此引起的入轨/落点偏差从几公里到几百公里都有可能，由补偿精度不高引起的入轨/落点散布也能达到数公里级。……