Design of Guidance and Control System for Manned Spaceplane Accommodating Variation in Dynamic Characteristics and Failure

适应动态特性变化和故障的载人航天飞机制导控制系统设计

• 批准号: 20560740
• 负责人: SHIMADA Yuzo
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20560740/
• 关键词: 宇宙往還機; 有人宇宙輸送システム; 回収技術; 飛行制御; 適応制御; 耐故障制御; 外乱オブザーバ; フィードバック線形化; パラメトリックな適応制御; 非パラメトリックな適応制御; ブィードバック線形化; ロバスト制御; 突風外乱; 外乱適応オブザーバ; 線形化

Two types of adaptive control law were studied with the aim of improving the reliability of manned space transportation. One is a novel nonparametric approach and the other is a conventional parametric approach. On the basis of the first approach, a flight control system was designed by combining disturbance observers and a feedback linearization technique. A numerically simulated automatic landing on a runway was successfully carried out using the data of a space shuttle orbiter. In the second method, lateral directional motion was adapted to design a minimum phase system, and its effectiveness was confirmed by numerical simulation with a disturbance observer. A fault-tolerant control law was also developed so that a flight performance can be maintained, even if one or two actuators among the five control surfaces break down.

以提高载人航天器的可靠性为目标，研究了两种自适应控制律。一种是新的非参数方法，另一种是传统的参数方法。在第一种方法的基础上，结合干扰观测器和反馈线性化技术设计了飞行控制系统。利用航天飞机轨道飞行器的数据成功地进行了自动着陆的数值模拟。在第二种方法中，采用横向运动设计最小相位系统，并通过数值仿真验证了其有效性。容错控制律也被开发，以便飞行性能可以保持，即使一个或两个执行器中的五个控制面发生故障。

项目成果

Nonlinear Attitude Control Design for Spaceplane Using Disturbance-Accommodating Control

采用扰动调节控制的空天飞机非线性姿态控制设计

• 发表时间: 2008
• 作者: Yuta Akai;Yuzo Shimada;Kenji Uchiyama;Akio Abe
• 通讯作者: Akio Abe

Robust Control System for Automatic Landing of Spaceplane Merging Dynamic Inversion with DAC Observer

结合动态反演与DAC观测器的航天飞机自动着陆鲁棒控制系统

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proceedings of 2009 CACS International Automatic Control Conference
• 作者: Yoshinori Sakamoto;Mitsuru Kanno;Yuichi Kamiya;Toshio Okuhara.;Yasushi Ohtsuka
• 通讯作者: Yasushi Ohtsuka

冗長性のある宇宙輸送機アクチュエータの故障制御

冗余空间飞行器执行器的故障控制

• 发表时间: 2010
• 作者: 時乗伸一郎;長谷部吉則;嶋田有三;安部明雄
• 通讯作者: 安部明雄

バックステッピングと外乱オブザーバを用いた適応飛行制御系の設計, 日本航空宇宙学会北部支部2011年講演会

使用反步和扰动观测器设计自适应飞行控制系统，日本航空学会北方分会2011年会议

• 发表时间: 2011
• 作者: 大塚康司;嶋田有三;安部明雄
• 通讯作者: 安部明雄

将来宇宙輸送システムの零点配置を用いた適応飛行制御系の設計,日本航空宇宙学会北部支部2011年講演会

面向未来宇宙运输系统的采用零点布置的自适应飞行控制系统设计，日本航空学会北方分会2011年讲座

• 发表时间: 2011
• 作者: 長谷部吉則;嶋田有三;安部明雄
• 通讯作者: 安部明雄