一种基于扰动补偿思想的RLV进场着陆段制导律获取方法

摘要

一种基于扰动补偿思想的RLV进场着陆段制导律获取方法，首先根据RLV着陆段标称轨迹计算高度偏差及侧向距离偏差；然后，根据标称轨迹的跟踪偏差，利用李雅普诺夫定理得到期望的航迹倾角和方向角，即虚拟控制律；最后，采用反步设计法提出了可保证制导回路具有稳定性的制导获取方法。设计过程中，通过分析气动数据，得到制导回路的不确定性上界，并引入补偿项对其进行抑制，使制导系统对扰动等不确定性具有渐近稳定性。本发明方法能够有效的克服RLV制导系统所受不确定性的影响，从而提高制导精度。

主权项

一种基于扰动补偿思想的RLV进场着陆段制导律获取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据获取的RLV的当前高度h、RLV距机场跑道的侧向距离s及预先确定的RLV着陆标称轨迹h_c，计算获得RLV的高度偏差和侧向偏差步骤二、根据RLV着陆标称轨迹h_c和RLV质点运动学方程建立着陆标称轨迹跟踪误差微分方程其中，v为RLV的速度，γ为RLV的航迹倾角，χ为RLV的方向角；步骤三、设计虚拟控制律一为使得RLV跟踪步骤一所预先确定的RLV着陆标称轨迹；其中，c₁,c₂为待确定的设计参数，c₁,c₂根据李雅普诺夫函数收敛至零点的收敛速度确定；γ^*为期望的航迹倾角，χ^*为期望的方向角；V₁为着陆标称轨迹跟踪误差；c₁>0,c₂>0；步骤四、在RLV着陆标称轨迹上选取N个特征点，分别计算每个特征点的升力不确定性Δ⁺＝|L⁺‑L₀|、Δ^‑＝|L^‑‑L₀|，并确定不确定性上界Δ_M；其中，N为正整数；L₀为特征点对应的标称升力；L⁺为特征点对应的考虑气动数据最大正向偏差的升力；L^‑为特征点对应的考虑气动数据最大负向偏差的升力；步骤五，根据RLV质点动力学方程及步骤三中设计的虚拟控制律一，获得航迹倾角和方向角的误差方程为$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{·}{\stackrel{~}{\gamma }}=-\frac{g\cos \gamma }{v}-{\stackrel{·}{\gamma }}^{*}+\frac{L\cos \sigma }{mv}+{\Delta }_{\gamma }\\ \stackrel{·}{\stackrel{~}{\chi }}=-{\stackrel{·}{\chi }}^{*}+\frac{L\sin \sigma }{mv\cos \gamma }+{\Delta }_{\chi }\end{array}\right.;$其中，g为重力加速度，L为RLV的升力，σ为RLV的倾侧角，Δ_γ为纵向通道中风产生的干扰力及因气动数据不确定性而产生的不确定项，Δ_χ为横向通道中风产生的干扰力及因气动数据不确定性而产生的不确定项，m为RLV的质量；RLV的航迹倾角γ对期望的航迹倾角γ^*的误差RLV的方向角χ对期望的方向角χ^*的误差步骤六、设计虚拟控制律二为$\left\{\begin{array}{c}{u^{*}}_1=L\cos \sigma =mv(-k_1\tilde{\gamma }+\frac{g\cos \gamma }{v}-\tilde{h}v+{\stackrel{·}{\gamma }}^{*}-\mathrm{sgn}(\tilde{\gamma }\left){\Delta }_M\right)\\ {u^{*}}_2=L\sin \sigma =mv\cos \gamma (-k_2\tilde{\chi }-sv\cos \gamma +{\stackrel{·}{\chi }}^{*}-\mathrm{sgn}(\tilde{\chi }\left){\Delta }_M\right)\end{array}\right.,$使得RLV的航迹倾角γ和方向角χ跟踪步骤三设计的虚拟控制律一；其中，k₁,k₂为待确定的设计参数，k₁>0,k₂>0；k₁,k₂根据李雅普诺夫函数收敛至零点的收敛速度确定；u^*₁为期望的纵向升力分量；u^*₂为期望的侧向升力分量；步骤七、利用饱和函数代替步骤六中虚拟控制律二中的sgn函数，获得δ为正数；步骤八、根据步骤七中获得的u^*₁、u^*₂计算期望的升力L^*和期望的倾侧角并根据期望的升力L^*、标称气动数据及当前飞行状态反插值获得期望的攻角α^*；步骤九、将步骤八获得的期望的攻角α^*和期望的倾侧角σ^*作为最终制导律，实现RLV对着陆标称轨迹的跟踪。