单滑块变质心非对称再入飞行器建模及控制

王林林, 于剑桥, 王亚飞, 苏晓龙

(北京理工大学宇航学院, 北京 100081)



单滑块变质心非对称再入飞行器建模及控制

王林林, 于剑桥, 王亚飞, 苏晓龙

(北京理工大学宇航学院, 北京 100081)

摘要：针对单个滑块控制的非对称再入飞行器,采用“隔离法”的建模思路,将滑块和外部壳体分别作为研究对象,建立了非对称再入飞行器七自由度非线性动力学模型。在此基础上,对单滑块控制的非对称再入飞行器的动力学特性进行了详细的分析,提出了滚转控制方案。在对非线性模型进行合理简化的基础上推导了传递函数,并采用标准系数法对控制系统参数进行了设计。最后,通过数学仿真结果验证了动力学模型的准确性和控制方案的可行性。

关键词：变质心滚转控制; 再入飞行器; “隔离法”建模; 标准系数法

0引言

变质心控制作为一种新颖的控制方式,相对于传统的控制方式,其执行机构在弹体内部,避免了气动舵面控制方案存在的舵面烧蚀问题,使飞行器保持了良好的气动外形,因而成为近年来大气层内高超声速控制领域研究的热点问题之一[1-2]。

变质心控制的基本原理是通过移动滑块实现对系统质心位置的改变,从而改变气动力相对于系统质心的力矩,进而控制飞行器的姿态变化。美国在变质心控制领域起步较早,文献[3-4]早在20世纪70年代末就研究了内部无控的活动质量体对旋转弹角运动的影响[3-4]。近年来,Rogers在Murphy研究的基础上主动控制弹体内部活动质量体实现对弹体姿态的调整[5-7]。……