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On characteristic modeling of a class of flight vehicles'attitude dynamics

Science china(Technological Sciences) 2010年第8期53卷 2074-2080页

作者： meng bin &wu hongxin national laboratory of space intelligent control,beijing institute of control engineering,beijing 100190,china 1. national laboratory of space intelligent control Beijing Institute of Control Engineering Beijing 100190 China

The characteristic modeling problem of flight vehicles'attitude dynamics is considered in this *** terms of the affine nonlinear system with triangle form of flight vehicles'attitude dynamics,a general method is presented to compress the dynamics into the characteristic model parameters,by introducing the time scale of nonlinear systems and a class of system states related compress *** parameter region and limit of the characteristic model are also *** the given parameter region it is seen that the bound of the characteristic model parameters is dependent on the sampling period,the modeling error,the system order and the system change *** modeling error of the established characteristic model can be arbitrarily small according to the control precision,showing the difference between the characteristic model and other model reduction methods,that is,no system information is lost using this *** the basis of this modeling approach,the characteristic model of the flexible satellite attitude is established,as well as the bound and limit of the parameters,which sets a theoretical foundation for characteristic model based control design of flight vehicles.

关键词： characteristic modeling modeling error time scale of nonlinear systems spacecraft attitude dynamics

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Characteristic model based control of the X-34 reusable launch vehicle in its climbing phase

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Science in china(Series F) 2009年第11期52卷 2216-2225页

作者： meng bin wu hongxin LIN ZongLi LI Guo national laboratory of space intelligent control Beijing Institute of Control Engineering Beijing 100190 China Charles L. Brown Department of Electrical and Computer engineering University of Virginia Charlottesville VA 22904-4743 USA

In this paper, a characteristic model based longitudinal control design for the trans-aerosphere vehicle X-34 in its transonic and hypersonic climbing phase is proposed. The design is based on the dynamic characteristics of the vehicle and the curves it is to track in this climbing phase. Through a detailed analysis of the aerodynamics and vehicle dynamics during this climbing phase, an explicit description of the tracking curve for the flight path angle is derived. On the basis of this tracking curve, the tracking curves for the two short-period variables, the angle of attack and the pitch rate, are designed. An all-coefficient adaptive controller is then designed, based on the characteristic modeling, to cause these two short-period variables to follow their respective tracking curves. The proposed design does not require multiple working points, making the design procedure simple. Numerical simulation is performed to validate the performance of the controller. The simulation results indicate that the resulting control law ensures that the vehicle climbs up successfully under the restrictions on the pitch angle and overloading.

关键词： trans-aerosphere vehicle X-34 climbing phase characteristic modeling adaptive control robustness

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特征模型理论及其在火星气动捕获制导中的应用

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中国科学：技术科学 2020年第5期50卷 483-492页

作者：孟斌唐青原吴宏鑫北京控制工程研究所北京100094 北京控制工程研究所空间智能控制技术重点实验室北京100094

火星探测是近年来世界范围内深空探测领域的持续热点.低成本空间运输是太空探索和开发的重要因素之一,气动力辅助变轨可降低航天飞行器的设计成本.气动捕获是气动力辅助变轨的一种方式,指的是利用行星大气产生的气动力,降低轨道能量,实... 详细信息

火星探测是近年来世界范围内深空探测领域的持续热点.低成本空间运输是太空探索和开发的重要因素之一,气动力辅助变轨可降低航天飞行器的设计成本.气动捕获是气动力辅助变轨的一种方式,指的是利用行星大气产生的气动力,降低轨道能量,实现由双曲线轨道向目标环绕轨道的转移.气动捕获任务仅有一次实现的机会,可靠性要求非常高,因此对于气动捕获制导和控制的精度和鲁棒性提出了很高的要求,需要采用智能自主的制导方法.基于特征模型的制导方法具有强适应性、鲁棒性和自主性,有广泛的应用前景.本文对特征模型理论及其在火星气动捕获制导中应用的研究现状和进展进行了综述,并提出了有待解决的问题,为进一步开展相关研究提供了基础.

关键词：火星进入气动捕获特征模型理论数值预测校正制导

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