课题基金 / 基金详情

可重复使用助推器翻转垂降回收研究

批准号:
61873319
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘磊
依托单位:
学科分类:
导航、制导与控制
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王永骥、成忠涛、侯治威、尹晓萌、高嘉时、周礼林、胥连涛、安炳合、刘强

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
以火箭助推器回收为背景,提出一种全新的翻转回收方式,避免其初始姿态大范围调整,有效节约燃料和简化设计。首先,基于动力学建模,研究基于神经网络的着陆落点预测方法,以及满足落点精度的减速发动机最优点火策略,以最优的状态进入返回飞行过程。然后,采用PSO初始轨迹生成和Gauss伪谱法相结合的轨迹优化算法,研究返回着陆段多约束轨迹优化问题;考虑返回过程中较大的外部扰动,研究一种基于不确定性的鲁棒轨迹规划方法;同时为了提高轨迹规划的快速性,实现模型或环境突变情况下的在线轨迹规划,研究一种基于模型预测和凸优化算法的快速轨迹规划方法。第三,为保证返回降落制导控制精度,考虑助推器末端垂直降落时多约束和强扰动,研究多约束下的最优鲁棒制导律和随机鲁棒优化姿态控制律,同时还采用制导控制一体化技术提高助推器垂降落点、速度和姿态的控制精度。最后,设计仿真软件平台和无人机翻转垂降演示平台,对上述方法进行仿真和演示。
英文摘要
Based on the background of rocket booster, a new method of reverse recycling is put forward to avoid the large range adjustment of the initial attitude, save fuel and simplify the design. First of all, based on dynamics modeling, the landing point prediction method based on neural network, and the reduction of placement accuracy of fire engine the most advantage strategy, to the best state into the return flight. Then, the trajectory optimization algorithm combined with PSO initial trajectory generation and Gauss pseudo-spectral method is adopted to study the multi-constraint trajectory optimization of the landing segment. Considering the large external disturbance in the return process, a robust trajectory planning method based on uncertainty is studied. Meanwhile, in order to improve the rapidity of trajectory planning, to realize the online trajectory planning of model or environment mutation, a rapid trajectory planning method based on model prediction and convex optimization algorithm is studied. Third, in order to ensure the return to landing guidance control precision, considering the booster end constraint and the strong disturbance, vertical landing is studied under the constraint of the optimal robust guidance law and the stochastic optimal attitude control law. The control precision of the vertical landing point, speed and attitude of the booster is improved by using the integrated guidance control technology. Finally, the design simulation software platform and uav inverted vertical drop demonstration platform are used to simulate and demonstrate the above methods.
火箭是人类进入太空的主要运输工具,火箭的成功回收和可重复使用能够大大降低航天发射成本,推进航天事业商业化,具有重要意义。本研究提出一种翻转垂降回收方式,首先建立了助推器分离后的运动学和动力学模型,根据此模型在进行实时预测助推器降落点的基础上进行了减速发动机开机点的优化设计,仿真实验验证了提出的基于凸优化的轨迹优化算法对找到最优开机点非常有效。然后对助推器翻转回收过程的轨迹优化问题进行研究,提出了一种基于凸优化算法的快速轨迹规划方法,仿真实验验证了该方法的可靠性和对初值的鲁棒性。本研究还涉及了助推器翻转垂降回收的高精度制导和控制,在多约束和考虑随机干扰的条件下进行了最优鲁棒制导研究以及随机鲁棒优化姿态控制研究,最后设计了制导和控制一体化系统。本研究的内容都是火箭回收过程中亟待解决的关键问题,成果对于成功回收火箭具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Robust approximate optimal control for air‐breathing hypersonic vehicle
吸气式高超声速飞行器鲁棒近似最优控制
DOI: 10.1002/rnc.6587
发表时间: --
期刊: International Journal of Robust and Nonlinear Control
影响因子: 3.9
作者: [Xiao Han, Lei Liu, Huijin Fan, Zhongtao Cheng]
通讯作者: Zhongtao Cheng
Event-Triggered Finite-Time Consensus of Second-Order Leader-Follower Multiagent Systems With Uncertain Disturbances
具有不确定干扰的二阶领导者-跟随者多智能体系统的事件触发有限时间共识
DOI: 10.1109/tcyb.2020.3014240
发表时间: 2022-05-01
期刊: IEEE TRANSACTIONS ON CYBERNETICS
影响因子: 11.8
作者: [Fan, Huijin, Zheng, Kanghua, Wang, Wei]
通讯作者: Wang, Wei
Online policy iteration ADP-based attitude-tracking control for hypersonic vehicles
基于ADP的在线策略迭代高超声速飞行器姿态跟踪控制
DOI: 10.1016/j.ast.2020.106233
发表时间: 2020
期刊: Aerospace Science and Technology
影响因子: 5.6
作者: [Xiao Han, Zongzhun Zheng, Lei Liu, Bo Wang, Zhongtao Cheng, Huijin Fan, Yongji Wang]
通讯作者: Yongji Wang
Disturbance observer-based gain adaptation high-order sliding mode control of hypersonic vehicles
基于扰动观测器的高超声速飞行器增益自适应高阶滑模控制
DOI: 10.1016/j.ast.2019.03.030
发表时间: 2019-06
期刊: Aerospace Science and Technology
影响因子: 5.6
作者: [Yin Xiaomeng, Wang Bo, Liu Lei, Wang Yongji]
通讯作者: Wang Yongji
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    SPOP/RIPK3介导的程序性坏死在肾癌舒尼替尼耐药中的机制和功能研究
    • 批准号:
      82102787
    • 项目类别:
      青年科学基金项目(C类)
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      刘磊
    • 依托单位:
    GLP-1改善阿霉素诱导心肌损伤的作用及机制研究
    • 批准号:
      81974031
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      55.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      刘磊
    • 依托单位:
    类流体技术制备碳包覆无定形多孔硅复合电极材料的界面特性及嵌锂机理研究
    • 批准号:
      51802104
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      27.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      刘磊
    • 依托单位:
    GLP-1(9-36)酰胺对糖尿病心肌病的保护作用及其分子机制的研究
    • 批准号:
      81500292
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      18.0万元
    • 批准年份:
      2015
    • 负责人:
      刘磊
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金