姿控欠能力下的离轨制动控制方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及飞行器离轨制动技术领域，特别涉及一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法、装置、设备及介质。方法包括：当飞行器处于姿控欠能力时，获取第一轨控发动机的开关机序列的开机占空比和单次开机时长；其中，第一轨控发动机为飞行器的两个轨控发动机中推力较大的轨控发动机，开机占空比为开关机序列的每一开关周期中开机时长占周期时长的比值；基于开关机序列的开机占空比和单次开机时长，使第一轨控发动机间歇开机进行离轨制动；直至满足预先设置的停止制动条件时，控制第一轨控发动机关机，完成飞行器的离轨制动。本方案可以通过使第一轨控发动机间歇开机，来实现姿控欠能力下的高精度离轨制动，保证飞行器到达再入点的精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
姿控欠能力下的离轨制动控制方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术实施例涉及飞行器离轨制动
，特别涉及一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]可重复使用飞行器在完成空间任务后，还需确保能够顺利返回。在进入大气层前，飞行器需要从在轨轨道进行离轨制动，完成离轨制动后飞行器经过空间滑行到达再入点。在进行离轨制动时，通常会使用推力大的轨控发动机来制动，为了保证制动时的姿态，通常会使用控制力较大的姿态发动机来消除轨控发动机制动时对飞行器姿态的干扰力矩，以此来保证飞行器的离轨制动精度和到达再入点的精度。
[0003]然而，传统的离轨制动控制方法并没有考虑控制力较大的姿态发动机故障时，即姿控欠能力下的离轨制动策略。那么，现有的离轨制动控制方法在自主计算制动过程中，当飞行器处于姿控欠能力下，只能利用控制力较小的姿态发动机控制离轨制动时的飞行器姿态，那么就无法消除轨控发动机产生的干扰力矩，导致飞行器无法保持标称的制动姿态，进而影响了离轨制动的精度和到达再入点的精度。
[0004]因此，亟需一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法。

技术实现思路

[0005]为了解决传统的离轨制动控制方法在姿控欠能力下，无法保证离轨制动精度和到达再入点精度的问题，本专利技术实施例提供了一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法、装置、设备及介质。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法，方法包括：当飞行器处于姿控欠能力时，获取第一轨控发动机的开关机序列的开机占空比和单次开机时长；其中，所述第一轨控发动机为所述飞行器的两个轨控发动机中推力较大的轨控发动机，所述开机占空比为开关机序列的每一开关周期中开机时长占周期时长的比值；基于开关机序列的所述开机占空比和所述单次开机时长，使所述第一轨控发动机间歇开机进行离轨制动；直至满足预先设置的停止制动条件时，控制所述第一轨控发动机关机，完成所述飞行器的离轨制动。
[0007]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种姿控欠能力下的离轨制动控制装置，装置包括：获取单元，用于当飞行器处于姿控欠能力时，获取第一轨控发动机的开关机序列的开机占空比和单次开机时长；其中，所述第一轨控发动机为所述飞行器的两个轨控发动机中推力较大的轨控发动机，所述开机占空比为开关机序列的每一开关周期中开机时长占
周期时长的比值；制动单元，用于基于开关机序列的所述开机占空比和所述单次开机时长，使所述第一轨控发动机间歇开机进行离轨制动；停止单元，用于直至满足预先设置的停止制动条件时，控制所述第一轨控发动机关机，完成所述飞行器的离轨制动。
[0008]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。
[0009]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。
[0010]本专利技术实施例提供了一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法、装置、设备及介质，当控制力较大的姿态发动机故障时，即姿控欠能力时，通过使推力较大的轨控发动机，即第一轨控发动机基于预先设置的开关机序列的开机占空比和单次开机时长，来间歇开机进行离轨制动，通过间歇开机可以使得控制力较小的姿态发动机能够维持住飞行器的制动姿态，以此来实现姿控欠能力下的高精度离轨制动，保证飞行器到达再入点的精度。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1是本专利技术一实施例提供的一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法的流程图；图2是本专利技术一实施例提供的仿真过程中离轨制动时制动速度累加值的变化图；图3是本专利技术一实施例提供的仿真过程中各姿态角的波动情况；图4是本专利技术一实施例提供的一种计算设备的硬件架构图；图5是本专利技术一实施例提供的一种姿控欠能力下的离轨制动控制装置结构图。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]如前所述，可重复使用飞行器不同于载人飞船，其要求机动性能强，能够快速的进行天地往返飞行，所以有可能导致地基和天基测控资源没法全方位全时段的监视飞行，造成地面规划星上执行的离轨制动策略存在较多的使用约束。因此，为了实现可重复使用飞行器的快速机动性，必须增强其自主性。飞行器最终返回落点的精度依赖于飞行器再入点与标称再入点的偏差，为了确保再入点的精度，必须设计自主性能强、制导精度高的离轨制动算法。离轨制动任务设计根据飞行器气动特性，规划出制动脉冲，飞行器经过空间滑行，
实现再入点位置、速度的六自由度目标值。由此可以看出为了保证飞行器的返回落点精度，对飞行器的离轨制动提出了很高的要求。而且，离轨制动脉冲执行的时候，为了保证执行的准确性，必须保证离轨制动姿态能维持在标称姿态。因为可重复使用飞行器在轨时间长和在轨任务多，配备了控制力矩大小不同的姿态发动机。如果控制力矩较大的姿态发动机出现故障，只能利用控制力矩较小的姿态发动机控制离轨制动姿态，此时就处于姿控欠能力下。
[0015]另外，可重复使用飞行器一般会配置推力大小不一样的两类轨控发动机。推力大的轨控发动机因为推力大，同样的制动脉冲开机弧段短，在轨测控资源更容易保证，方便地面监控和制动过程的处置，因此离轨制动会优先使用推力大的轨控发动机，但是同时推力大的轨控发动机产生的干扰力矩也较大，那么在飞行器处于姿控欠能力时，控制力矩较小的姿态发动机就无法消除推力大的轨控发动机产生的干扰力矩，进而导致离轨制动姿态无法保持在标称制动姿态，进一步影响离轨制动的精度。
[0016]综上所述，飞行器处于姿控欠能力时，若直接使用推力小的轨控发动机，势必会难以保证在轨测控资源、地面监控和制动过程的处置。那么，为了更精准快速地实现离轨制动，专利技术人可以考虑使推力较大的轨控发动机，即第一轨控发动机间歇开机制动，以此来使得控制力较小的姿态发动机能够维持住飞行器的制动姿态，进一步可以实现姿控欠能力下的高精度离轨制动和高精度的再入点制导。
[0017]下面描述以上构思的具体实现方式。
[0018]请参考图1，本专利技术实施例提供了一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法，该方法包括：步骤100，当飞行器处于姿控欠能力时，获取第一轨控发动机的开关机序列的开机占空比和单次开机时长；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种姿控欠能力下的离轨制动控制方法，其特征在于，包括：当飞行器处于姿控欠能力时，获取第一轨控发动机的开关机序列的开机占空比和单次开机时长；其中，所述第一轨控发动机为所述飞行器的两个轨控发动机中推力较大的轨控发动机，所述开机占空比为开关机序列的每一开关周期中开机时长占周期时长的比值；基于开关机序列的所述开机占空比和所述单次开机时长，使所述第一轨控发动机间歇开机进行离轨制动；直至满足预先设置的停止制动条件时，控制所述第一轨控发动机关机，完成所述飞行器的离轨制动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成所述飞行器的离轨制动之前，还包括：实时判断所述第一轨控发动机是否异常；当所述第一轨控发动机异常时，基于所述开机占空比和预先设置的占空比阈值，确定第二轨控发动机是否可以进行离轨制动；其中，所述第二轨控发动机为所述飞行器的两个轨控发动机中推力较小的轨控发动机，所述占空比阈值是基于所述第一轨控发动机和所述第二轨控发动机的推力确定的；当所述开机占空比小于所述占空比阈值时，利用所述第二轨控发动机进行离轨制动；当所述开机占空比大于等于所述占空比阈值时，基于当前所述飞行器所处轨道的近地点高度，确定是否继续进行离轨制动。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述占空比阈值是通过如下公式计算的：式中，为所述占空比阈值，和分别为所述第一轨控发动机和所述第二轨控发动机的推力，k为可调节的比例系数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于当前所述飞行器所处轨道的近地点高度，确定是否继续进行离轨制动，包括：当当前所述飞行器所处轨道的近地点高度大于180km时，则使所述飞行器返回在轨轨道，停止离轨制动；当当前所述飞行器所处轨道的近地点高度小于等于180km时，则对所述第一轨控发动机和所述第二轨控发动机均发送开机指令，直至制动速度累加值达到制动速度规划值时，完成所述飞行器的离轨制动。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于开关机序列的所述开机占空比和所述单次开机时长，使所述第一轨控发动机间歇开机进行离轨制动，包括：启动所述第一轨控发动机进行脉冲制动，并开始进行计时；当计时时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毛毛，龚宇莲，张海博，何英姿，魏春岭，董文强，张一，常亚菲，任焜，杨鸣，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：