重复使用运载器末端能量管理段轨迹线设计 被引量：15

1

作者 孙春贞 黄一敏 郭锁凤 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期909-914,共6页

为了研究重复使用运载器末端能量管理段的下滑轨迹线设计,给出了基于高度和动压的质点动力学的设计方法。首先,将基于时间历程的质点动力学方程转化为基于高度剖面的质点动力学方程,同时利用动压代替速度,使轨迹形状直接和动压约束相关... 为了研究重复使用运载器末端能量管理段的下滑轨迹线设计,给出了基于高度和动压的质点动力学的设计方法。首先,将基于时间历程的质点动力学方程转化为基于高度剖面的质点动力学方程,同时利用动压代替速度,使轨迹形状直接和动压约束相关。接着,利用基于动压和高度剖面的质点动力学方程,结合末端能量管理段制导与控制的特点,将不同的轨迹设计问题转化为不同的数学优化问题,并且给出了轨迹设计的数学方法和步骤,主要包括:最陡下滑、最大升阻比下滑和参考下滑轨迹剖面的设计。最后利用上述方法,针对所研究的重复使用运载器的对象特性,设计了具体的轨迹剖面和能量走廊。结果表明此方法具有较强的实用性和工程性。 展开更多

关键词 制导与控制 轨迹线设计 质点动力学 末端能量管理 重复使用运载器

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无动力自动着陆轨道的鲁棒性分析 被引量：5

2

作者 孙春贞 黄一敏 郭锁凤 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期24-29,51,共7页

文中定义了能量梯度的概念,作为评价能量积累和消耗能力的指标。针对跨大气层飞行器对象特性的特点,重点讨论了气动参数的不确定性存在时的着陆点性能、整个下滑轨道容许的气动参数的不确定性范围和对初始动压的抑制能力,结果表明下滑... 文中定义了能量梯度的概念,作为评价能量积累和消耗能力的指标。针对跨大气层飞行器对象特性的特点,重点讨论了气动参数的不确定性存在时的着陆点性能、整个下滑轨道容许的气动参数的不确定性范围和对初始动压的抑制能力,结果表明下滑轨道具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 自动着陆 鲁棒控制 轨道 飞行器

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亚轨道飞行器初期返回段轨迹设计研究

3

作者 冯巍 孙春贞 黄金龙 《机械制造与自动化》 2023年第2期60-63,共4页

针对亚轨道飞行器初期返回段不确定性导致末端落点散布范围较大、从而无法满足TAEM段窗口的问题,提出一种基于轨迹数据库的轨迹设计方案。给出纵向质点动力学方程,研究不确定性和约束条件对轨迹设计的要求;在充分考虑飞行器飞行能力的... 针对亚轨道飞行器初期返回段不确定性导致末端落点散布范围较大、从而无法满足TAEM段窗口的问题,提出一种基于轨迹数据库的轨迹设计方案。给出纵向质点动力学方程,研究不确定性和约束条件对轨迹设计的要求;在充分考虑飞行器飞行能力的前提下,根据SLV进入初期返回段时的状态规划速度-迎角剖面,同时分析不确定性对轨迹设计结果的影响;通过将不确定性重新组合进行轨迹数据库设计。综合仿真表明:采用该方法进行轨迹设计不仅可以满足动压和过载等过程约束以及终端约束,并且对不确定性具有良好的适应能力,具备一定的实用价值。 展开更多

关键词 亚轨道飞行器 初期返回段 不确定性 轨迹数据库

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重复使用运载器末端区域能量管理轨迹鲁棒性分析 被引量：3

4

作者 孙春贞 黄一敏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期369-373,共5页

为研究重复使用运载器末端区域能量管理段下滑轨迹线的鲁棒性,提出一种基于质点动力学的轨迹鲁棒性分析方法。首先给出基于质点动力学的轨迹设计方法,根据轨迹设计的原理,提出TAEM轨迹鲁棒性的概念,给出了影响TAEM轨迹鲁棒性的不确定性... 为研究重复使用运载器末端区域能量管理段下滑轨迹线的鲁棒性,提出一种基于质点动力学的轨迹鲁棒性分析方法。首先给出基于质点动力学的轨迹设计方法,根据轨迹设计的原理,提出TAEM轨迹鲁棒性的概念,给出了影响TAEM轨迹鲁棒性的不确定性因素。然后定义了能量梯度,将能量梯度作为评价能量积累和消耗能力的指标,并分析了影响能量梯度的主要因素。接着给出了末端区域能量管理轨迹鲁棒性的分析方法。最后,以某重复使用运载器(RLV)为例,分析了建模不确定性对能量走廊和标称轨迹剖面的影响。 展开更多

关键词 飞行器控制 导航技术 轨迹鲁棒性 末端区域能量管理 重复使用运载器

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重复使用运载器末端能量管理段制导系统仿真 被引量：3

5

作者 孙春贞 黄一敏 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1260-1264,共5页

为了对重复使用运载器末端能量管理段制导系统进行研究,根据末端能量管理段的制导策略,搭建了集成的、具有层次结构的制导系统仿真结构,将Matlab/Simulink、Stateflow和GUI有机结合起来,建立了易于维护和扩展的伪5自由度仿真环境。利用... 为了对重复使用运载器末端能量管理段制导系统进行研究,根据末端能量管理段的制导策略,搭建了集成的、具有层次结构的制导系统仿真结构,将Matlab/Simulink、Stateflow和GUI有机结合起来,建立了易于维护和扩展的伪5自由度仿真环境。利用伪5自由度仿真环境对末端能量管理段的制导策略和制导规律进行了非线性仿真,结果表明了制导策略的合理性以及RLV伪5自由度非线性仿真环境的通用性和实用性。 展开更多

关键词 重复使用运载器 末端能量管理 制导 伪5自由度仿真

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重复使用运载器在线轨迹生成技术研究 被引量：3

6

作者 孙春贞 黄一敏 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2008年第4期261-265,共5页

提出一种与重复使用运载器末端区域能量管理制导策略相适应的在线轨迹生成技术。首先,形成在线轨迹生成技术相关的概念,分析在线轨迹生成技术的思想,给出轨迹设计方法。这种方法充分考虑RLV的飞行能力,根据当前的状态和末端期望的状态,... 提出一种与重复使用运载器末端区域能量管理制导策略相适应的在线轨迹生成技术。首先,形成在线轨迹生成技术相关的概念,分析在线轨迹生成技术的思想,给出轨迹设计方法。这种方法充分考虑RLV的飞行能力,根据当前的状态和末端期望的状态,规划动压剖面,利用质点动力学方程在空间上的等价,在动压剖面上规划高度剖面,并且将各种动态约束融入到轨迹设计中,自主生成一个物理上可飞的、稳定的轨迹剖面,减少轨迹设计的迭代次数和时间。最后在不同的初始条件下进行了在线轨迹设计,结果表明了此方法的鲁棒性和实用性。 展开更多

关键词 在线轨迹生成 鲁棒性 重复使用运载器

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重复使用运载器基于轨迹线性化的俯仰角控制 被引量：1

7

作者 孙春贞 黄一敏 郭锁凤 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1921-1926,共6页

为了改善重复使用运载器末端区域能量管理段的控制系统性能,提出了一种基于轨迹线性化的俯仰角控制回路结构,该结构由伪逆模型前馈和反馈控制组成.根据瞬时平衡的定义,沿轨迹剖面线性化,获得了伪逆模型的设计方法,形成俯仰控制结构.以... 为了改善重复使用运载器末端区域能量管理段的控制系统性能,提出了一种基于轨迹线性化的俯仰角控制回路结构,该结构由伪逆模型前馈和反馈控制组成.根据瞬时平衡的定义,沿轨迹剖面线性化,获得了伪逆模型的设计方法,形成俯仰控制结构.以高空超声速飞行为例,进行了俯仰角控制设计,并与常规反馈控制相比较.结果表明,基于轨迹线性化的俯仰角控制,可以改善控制系统的动态性能,减小反馈回路的负担,降低积分饱和的可能性. 展开更多

关键词 俯仰角控制 轨迹线性化 伪逆模型 重复使用运载器

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重复使用运载器无动力投放自适应制导技术 被引量：1

8

作者 孙春贞 黄一敏 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期65-69,共5页

为了研究重复使用运载器小升阻比无动力飞行时的制导技术,以投放着陆为背景,提出了一种基于轨迹在线生成的自适应制导技术。这种制导技术主要解决在线轨迹生成技术、自适应制导策略和制导规律问题。首先设计了自适应制导系统的体系结构... 为了研究重复使用运载器小升阻比无动力飞行时的制导技术,以投放着陆为背景,提出了一种基于轨迹在线生成的自适应制导技术。这种制导技术主要解决在线轨迹生成技术、自适应制导策略和制导规律问题。首先设计了自适应制导系统的体系结构,将在线轨迹生成技术、自适应制导策略和制导规律集成在一个框架中。在线轨迹生成技术充分考虑了重复使用运载器的飞行能力,根据当前的飞行状态和末端期望的飞行状态,在线规划轨迹剖面,产生一个物理上可飞的、稳定的轨迹剖面,并给出了设计方法。将轨迹生成与制导策略相结合,形成了具有一定自适应能力的制导回路。最后以某验证机为例,对在线轨迹生成、制导策略和制导规律进行了集成仿真。仿真结果表明,基于轨迹在线生成的自适应制导系统具有一定的自主性、鲁棒性和工程实用性。 展开更多

关键词 自适应控制系统 鲁棒性 自动着陆 自主性 重复使用运载器

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面对称高速飞行器横侧向耦合失控特性 被引量：1

9

作者 孙春贞 黄一敏 《气体物理》 2021年第6期37-43,共7页

针对面对称高速飞行器滚转-偏航通道间存在的运动耦合、典型气动耦合和控制耦合,建立了耦合动力学模型,推导了耦合模态的数学描述;提出了基于滚转偏航/稳定比和副翼滚转/偏航操纵比的耦合模态分析方法,分析了副翼操纵对偏航通道的耦合... 针对面对称高速飞行器滚转-偏航通道间存在的运动耦合、典型气动耦合和控制耦合,建立了耦合动力学模型,推导了耦合模态的数学描述;提出了基于滚转偏航/稳定比和副翼滚转/偏航操纵比的耦合模态分析方法,分析了副翼操纵对偏航通道的耦合影响程度;针对控制耦合引起的非最小相位特性,提出了基于偏航稳定力矩导数、副翼-偏航耦合力矩导数以及方向舵产生偏航力矩导数的控制耦合偏离边界条件,根据偏航稳定力矩导数、副翼-偏航耦合力矩导数的相对位置关系,确定控制耦合偏离区域,并分析了副翼控制滚转时的耦合失控特性.最后对失控特性进行了仿真验证,结果表明了耦合特性分析方法的有效性. 展开更多

关键词 耦合模态 滚转控制 非最小相位 面对称高速飞行器

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高超声速飞行器再入段滚转控制及鲁棒性分析 被引量：5

10

作者 刘军 黄一敏 +1 位作者 孙春贞 尹亮亮 《电光与控制》 北大核心 2014年第7期81-85,共5页

高超声速飞行器再入段保持大迎角下滑过程中,航向失稳、荷兰滚发散、副翼操纵反效,为保证大迎角再入段飞行安全需要研究大迎角下滚转控制。针对大迎角下副翼操纵反效问题,提出了"改善LCDP的副翼控制滚转"与"方向舵控制滚... 高超声速飞行器再入段保持大迎角下滑过程中,航向失稳、荷兰滚发散、副翼操纵反效,为保证大迎角再入段飞行安全需要研究大迎角下滚转控制。针对大迎角下副翼操纵反效问题,提出了"改善LCDP的副翼控制滚转"与"方向舵控制滚转"两种控制策略,并利用结构奇异值快速分析两种滚转控制策略的鲁棒性,最后通过仿真对比两种滚转控制策略的控制品质与鲁棒性。仿真结果表明,标称状态下两种滚转控制策略均能完成滚转控制,但在考虑气动参数摄动情况下,方向舵控制滚转的鲁棒性明显优越于改善LCDP的副翼控制滚转。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 再入段 LCDP 滚转控制 结构奇异值

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高超声速飞行器再入段RCS姿态控制 被引量：4

11

作者 刘军 黄一敏 +1 位作者 孙春贞 尹亮亮 《兵工自动化》 2014年第3期47-50,共4页

为满足反作用控制系统(reaction control system,RCS)姿态控制需求,对高超声速飞行器再入段的姿态控制进行研究。以X-34的RCS系统为对象,建立了RCS的数字模型,设计了RCS姿态控制率与PWPE脉冲调制器,利用非线性描述函数法分析姿态控制系... 为满足反作用控制系统(reaction control system,RCS)姿态控制需求,对高超声速飞行器再入段的姿态控制进行研究。以X-34的RCS系统为对象,建立了RCS的数字模型,设计了RCS姿态控制率与PWPE脉冲调制器,利用非线性描述函数法分析姿态控制系统的稳定性,并通过Matlab仿真验证了所设计的RCS姿态控制系统性能。仿真结果表明:该PWPF脉冲调制可以满足RCS姿态控制的需要,同时与传统的PWM脉冲调制相比,可以较大地降低RCS消耗的流量与开启次数,可为高超声速飞行器再入段RCS姿态控制系统设计提供参考。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 再入段 反作用控制系统 姿态控制 PWPF脉冲调制 描述函数法

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小型无人机姿态回路的简化配置控制系统设计 被引量：5

12

作者 黄一敏 孙春贞 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期189-192,共4页

提出了无人机的最简控制设计思想 ,并就姿态回路进行了两种最简控制结构 (PI型、PID型 )的设计。为了提高最简控制性能和设计效率 ,将输出反馈 LQR控制理论进行了改进 ,使其能够解决飞行控制的跟踪问题。通过对某无人机姿态回路的最简... 提出了无人机的最简控制设计思想 ,并就姿态回路进行了两种最简控制结构 (PI型、PID型 )的设计。为了提高最简控制性能和设计效率 ,将输出反馈 LQR控制理论进行了改进 ,使其能够解决飞行控制的跟踪问题。通过对某无人机姿态回路的最简控制设计表明 ,姿态回路的最简控制策略是成功的 ,控制系统的性能取决于最简控制结构 ,输出反馈 LQR不仅具有很高的设计效率 ,而且能对最简控制结构进行规范描述。 展开更多

关键词 姿态回路 设计 飞行控制 LQR 最简控制 无人驾驶飞机

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无人机简化配置控制技术研究 被引量：6

13

作者 黄一敏 孙春贞 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期11-15,共5页

提出了一种仅采用垂直陀螺和 GPS的简化配置控制方案 ,形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰 /滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于 GPS信号更新率 (1 Hz)较低 ,利用无人机运动学之间的内在关系 ,给出了高度、航向、位置反... 提出了一种仅采用垂直陀螺和 GPS的简化配置控制方案 ,形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰 /滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于 GPS信号更新率 (1 Hz)较低 ,利用无人机运动学之间的内在关系 ,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈 LQR设计技术 ,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明 ,对于自身稳定性较好的无人机 ,该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。 展开更多

关键词 飞行控制 最简控制 输出反馈LQR 无人机

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RBCC飞行器上升段飞行走廊规划方法 被引量：5

14

作者 陈婷婷 孙春贞 《兵工自动化》 2019年第12期50-53,共4页

为解决火箭基组合动力飞行器上升段飞行过程中飞行走廊规划的问题,提出一种基于马赫数-高度参考曲线的走廊规划方法。针对飞行器的飞行任务及飞行过程中的多约束问题,建立基于二分法求解迎角实现走廊规划的算法流程,选择马赫数-高度曲... 为解决火箭基组合动力飞行器上升段飞行过程中飞行走廊规划的问题,提出一种基于马赫数-高度参考曲线的走廊规划方法。针对飞行器的飞行任务及飞行过程中的多约束问题,建立基于二分法求解迎角实现走廊规划的算法流程,选择马赫数-高度曲线作为走廊剖面,依据二分法求解迎角最大值最小值的思路,对马赫数和迎角二分求解,并对规划方法进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法能够在满足各种约束的情况下求解出合理的走廊剖面。 展开更多

关键词 组合动力飞行器 上升段 飞行走廊规划 二分法

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复杂条件下无人机着陆纵向控制技术研究 被引量：2

15

作者 李磊 黄一敏 孙春贞 《电光与控制》 北大核心 2014年第11期62-65,99,共5页

无人机自动着陆过程受环境因素影响较大,为了提高无人机在复杂条件下的着陆精度,增强无人机环境适应性,针对某无人机精确着陆要求,分析了无人机着陆误差较大的主要原因,给出了改进措施,分别验证了陡下滑段自动配平和浅下滑段动力补偿的... 无人机自动着陆过程受环境因素影响较大,为了提高无人机在复杂条件下的着陆精度,增强无人机环境适应性,针对某无人机精确着陆要求,分析了无人机着陆误差较大的主要原因,给出了改进措施,分别验证了陡下滑段自动配平和浅下滑段动力补偿的控制效果。最后采用蒙特卡罗方法对各种不确定性下的着陆进行仿真验证,仿真结果表明,改进后的着陆方案能够有效地减小无人机着陆误差,提高无人机着陆精度。 展开更多

关键词 无人机 着陆 飞行控制

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基于脉宽调制的反作用控制系统技术 被引量：7

16

作者 周宇 黄一敏 孙春贞 《信息与电子工程》 2012年第4期446-450,共5页

反作用控制系统(RCS)技术是高超声速飞行器再入初期主要的姿态控制手段,与常规舵面操纵相比,RCS输出为一离散力矩,这给连续系统控制带来困难。基于RCS的离散工作特性,采用脉宽调制(PWM)技术设计控制器。首先把RCS当作连续力矩输出,在连... 反作用控制系统(RCS)技术是高超声速飞行器再入初期主要的姿态控制手段,与常规舵面操纵相比,RCS输出为一离散力矩,这给连续系统控制带来困难。基于RCS的离散工作特性,采用脉宽调制(PWM)技术设计控制器。首先把RCS当作连续力矩输出,在连续系统控制下进行姿态反馈律设计。然后再根据脉宽调制算法把连续的控制量调制成离散控制量,控制RCS开启状态和开启时间。并根据离散控制理论分析了PWM控制器的稳定性。仿真结果表明,PWM控制器能够保证控制的稳定性和±1°姿态控制精确度,并较好地实现RCS对飞行器姿态运动的控制。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 反作用控制系统 脉宽调制 稳定性

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无动力弹体的纵向弹道控制 被引量：1

17

作者 黄一敏 孙春贞 薛晓中 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期19-23,共5页

建立无动力弹体的六自由度非线性数学模型,将飞行控制中经典的纵向轨迹控制策略与非线性优化控制技术有机地结合起来,分别设计了考虑和不考虑俯仰角反馈的不同控制方案,获得了2种较为实用有效的纵向轨迹控制结构。设计表明这种非线性优... 建立无动力弹体的六自由度非线性数学模型,将飞行控制中经典的纵向轨迹控制策略与非线性优化控制技术有机地结合起来,分别设计了考虑和不考虑俯仰角反馈的不同控制方案,获得了2种较为实用有效的纵向轨迹控制结构。设计表明这种非线性优化设计具有较好的轨迹跟踪性能,对投放时机也具有较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 无动力弹体 纵向控制 轨迹控制 鲁棒性

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无人直升机自动起降段高度控制技术研究 被引量：4

18

作者 夏斌 黄一敏 孙春贞 《兵器装备工程学报》 CAS 2016年第3期90-93,110,共5页

无人直升机自动起降是飞行控制过程中的重难点,针对某型无人直升机自动起降阶段出现的特殊问题,考虑质量不确定性以及地效因素的基础上,设计出基于高度的高度控制和基于升降速率的高度控制两种控制方案,通过Matlab仿真和综合仿真对比,... 无人直升机自动起降是飞行控制过程中的重难点,针对某型无人直升机自动起降阶段出现的特殊问题,考虑质量不确定性以及地效因素的基础上,设计出基于高度的高度控制和基于升降速率的高度控制两种控制方案,通过Matlab仿真和综合仿真对比,说明基于升降速率的高度控制方案能够较好地解决不确定性问题,满足了不同环境下飞行控制性能要求,并提高了控制精度,更适合样例无人直升机起降段的高度控制。 展开更多

关键词 无人直升机 自动起降 质量不确定性 控制精度

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侧滑角变化率反馈在高超声速飞行器中的应用 被引量：2

19

作者 肖文 孙春贞 尹亮亮 《兵工自动化》 2014年第3期72-76,共5页

针对高超声速飞行器大马赫数大迎角飞行状态下荷兰滚特性不稳、运动耦合严重的问题,对侧滑角变化率反馈在高超声速飞行器中的应用进行研究。研究侧滑角变化率反馈控制的机理,以横侧向线性小扰动方程为基础,推导侧滑角变化率增稳荷兰滚... 针对高超声速飞行器大马赫数大迎角飞行状态下荷兰滚特性不稳、运动耦合严重的问题,对侧滑角变化率反馈在高超声速飞行器中的应用进行研究。研究侧滑角变化率反馈控制的机理,以横侧向线性小扰动方程为基础,推导侧滑角变化率增稳荷兰滚的机理和侧滑角变化率反馈消除运动耦合的机理,对侧滑角变化率信号作简单分析,并进行相关仿真验证。仿真结果表明:侧滑角变化率反馈能明显改变飞行器荷兰滚阻尼特性,削弱运动耦合的影响,抑制侧滑角的变化,改善侧滑角品质。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 荷兰滚 运动耦合 反馈控制

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小型高速无人机控制耦合分析及补偿控制 被引量：3

20

作者 付伟 孙春贞 《太赫兹科学与电子信息学报》 2014年第1期57-61,共5页

小型高速无人机横侧向转动惯量很小,在控制方向舵时,会在滚转通道产生较大的滚转角加速度,从而产生剧烈的滚转运动,表现出明显的控制耦合作用,影响小型高速无人机横侧向控制。本文从系统数学模型出发,了解其产生机理,以及其对无人机控... 小型高速无人机横侧向转动惯量很小,在控制方向舵时,会在滚转通道产生较大的滚转角加速度,从而产生剧烈的滚转运动,表现出明显的控制耦合作用,影响小型高速无人机横侧向控制。本文从系统数学模型出发,了解其产生机理,以及其对无人机控制过程的影响。针对其中不可忽视的控制耦合力矩作用,采用PID控制方法,设计相应的耦合补偿控制律。仿真验证表明,该耦合补偿控制律能对控制耦合力矩项进行补偿,效果良好。 展开更多

关键词 小型高速无人机 转动惯量 控制耦合 补偿控制

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