迭代制导在月面上升段的应用研究.pdf

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1、第21卷第3期2015年5月载人航天MannedSpaceflightV01．21No．3May2015迭代制导在月面上升段的应用研究巩庆海，宋征宇4，吕新广(北京航天自动控制研究所，北京100854)摘要：针对迭代制导在月面上升段的应用开展研究。首先对迭代制导基本原理及其在运载火箭上的应用进行了回顾．给出了月面上升段的动力学模型和迭代制导算法模型。并通过对比应用场景，深入研究了垂直起飞段和迭代制导段的衔接．提出了针对月面上升段特点、兼顾工程可实现性和燃料最优的迭代制导应用方案。对发射点参数、目标轨道参数、迭代初值的获取方式进行了讨论。最后以阿波罗12号飞船载人月面返回的任务场景为算例，进

2、行MonteCarlo模拟打靶数学仿真验证，表明迭代制导在月面上升段具有较高的入轨精度。关键词：迭代制导；月面上升；栽人登月；阿波罗飞船；数学仿真中图分类号：V44文献标识码：A文章编号：1674-5825(2015)03-0231-06StudyonApplicationofIterativeGuidanceinLunarAscentGONGQinghai，SONGZhengyu4，LVXinguang(BeijingAerospaceAutomaticControlInstitute，Beijing100854，China)Abstract：Theapplicationofiterat

3、iveguidanceinlunarascentwasstudied．Firstly．thefoundationofiterativeguidanceanditsapplicationinlaunchvehiclewerereviewed，thenthedynamicmodelanditerativeguidancealgorithmwereproposed．Bycomparingthedifferencesbetweenthetwoscenesandconsideringthelunarcharacteristic，theapplicationschemeofiterativeguida

4、nceinlunarascent，withtheadvantageofbothengineeringobtainableandfueloptimal，wasproposed．Thelinkupoftheverticalascentphaseanditerativeguidancephasewasthoroughlystudied．Thewayofac—quiringinitiallaunchpointparameters，targetorbitalparametersandinitialparametersofiterativeguidanceforlunarascentwasdiscus

5、sed．Finally．theiterativeguidancewastestedbyMonteCarlosimulationunderthesceneofApollo12mannedspacecraftreturningfromlunarsurface，whichdem—onstratedahighinsertprecision．Keywords：iterativeguidance；lunarascent；mannedlunarlanding；Apollospacecraft；mathemati—calsimulation1引言迭代制导是一种根据预定目标轨道参数和飞行器实时运动参数进行实

6、时程序角指令计算的制导方法。国外学者对迭代制导主要研究集中于Apollo飞船载人登月前后(20世纪六七十年代)．如BakerC．D．[1]阐述了土星运载火箭的迭代制导律。其后，国内学者如钟锡保、韩祝斋等进行了相关研究和翻译工作口]。程国采∞]引入等效椭圆轨道，得到简化了的状态方程，在此基础上给出了可适用于大型运载火箭的制导方法，该方法的方程形式与土星运载火箭的迭代制导律形式较为接近。最近十年以来迭代制导成为国内运载火箭制导控制领域学者的研究热点之一。陈新民、余梦伦[4]基于运载火箭的实际飞行情况．建立了迭代收稿日期：2014-09一11；修回日期：2015-04一ll基金项目：载人航天预先

7、研究项目(020301)作者简介：巩庆海(1980一)，男，硕士，高级工程师，研究方向为运载火箭制导系统设计。E-mail：gqh—caltl2@126．cornt通讯作者：宋征宇(1970一)，男，硕士，研究员，研究方向为运载火箭控制系统。E-mail：zycahl2@sina．con232载人航天第21卷制导的工程计算模型，给出了较为详细的算法表达式．并结合某型运载火箭进行大量的实例计算分析，对迭代制导的制导精度、自