Reentry Hypersonic Vehicle Base Guidance Using Predictor-Corrector Method...

简介：
本文提出了一种基于预测校正方法的再入高超声速飞行器基础制导策略，通过仿真验证了该方法的有效性和鲁棒性。 该论文提出了一种改进的基于反馈线性化理论的预测校正再入高超音速飞行器引导方法。文章的核心在于设计一种引导律，利用反馈线性化理论逐步消除飞行器与目标位置之间的视线偏差，并获取所需的纵向和横向过载值。此外，考虑到在高超音速飞行器再入过程中可能遇到的随机扰动或故障情况，文中还讨论了该引导律如何帮助飞行器恢复到原始任务状态。 高超音速飞行器的主要特点在于其高速性，即飞行速度超过5马赫数（Mach）。由于其军事意义和经济价值的巨大潜力，高超音速技术成为21世纪航空航天领域的热点话题之一。在这篇研究论文中，为了将飞行路径约束转换为过载变量的约束，基于准平衡滑翔条件提出了新的约束转换方法。这种转换方法能够将飞行器的轨迹约束转化为对过载变量的限制，在飞行器引导控制中起到了关键作用。 通过理论分析，研究人员利用反馈线性化技术逐步消除飞行器相对于目标位置的视线偏差，并根据这一方法获得所需的纵向和横向过载值。在该过程中，视线仰角被用来预测终端速度，同时引入横向机动策略以实现飞行器减速。这种方法能够生成可行的飞行路径，并将飞行器平稳且安全地引导至终端区能源管理阶段。 当高超音速飞行器执行再入任务时，在发生随机扰动或故障的情况下使飞行器恢复到原始任务状态是一个重要方面。如果出现这些情况，当前的状态和气动系数会明显改变。为此，文中通过仿真结果展示了该引导律在名义轨迹上的性能，并提供了不同状态下数值结果的分析，从而确定了其鲁棒性和容错冗余。 论文中的关键术语包括： - 高超音速飞行器：指飞行速度超过5马赫数的飞行器。 - 预测校正引导：通过预测未来的状态来调整当前控制动作的一种方法。 - 反馈线性化：一种控制理论，利用反馈手段将非线性系统转化为线性系统，简化了控制问题。 - 容错冗余：即使在故障或性能下降的情况下仍能保持一定程度功能性和可靠性的设计特性。 论文还指出，在高超音速飞行器再入过程中，必须精确地控制其速度和姿态以确保安全与准确着陆。为了实现这一点，引导系统需要能够处理各种复杂的飞行条件，包括气动力变化、大气密度和温度波动以及动态响应等挑战因素。 总的来说，该研究提出了一种创新的飞行引导策略，在理论上有重要的学术价值，并且在实际应用中具有广阔的发展前景，特别是在确保高超音速飞行器安全稳定运行方面。通过提升对各种不确定性因素的应对能力，这种引导律有望在未来高超音速技术的应用中发挥关键作用。