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申请/专利权人：中南大学

摘要：本申请适用于飞行器控制技术领域，提供了一种兼顾时域和频域特性的运载火箭姿态控制方法。该方法包括：构建运载火箭的姿态运动模型和姿态误差状态空间方程；设计满足时域特性要求的预设性能函数，通过同胚映射将姿态误差状态空间方程转化为无约束系统；基于小扰动法将无约束系统线性化；根据所得线性无约束系统设计PD控制律，计算开环传递函数，绘制对应的Bode图，通过调节比例增益和微分增益获取满足频域特性要求的PD控制参数；根据所得PD控制律和控制参数，对运载火箭姿态进行控制。本申请能在简化控制参数整定流程的情况下，确保运载火箭姿态控制系统的时域和频域特性满足设计指标要求。

主权项：1.一种兼顾时域和频域特性的运载火箭姿态控制方法，其特征在于，包括：采集运载火箭飞行时的状态量，并根据所述状态量和飞行力学基本理论构建所述运载火箭的姿态运动模型；根据状态量和运载火箭的姿态运动模型构建运载火箭的姿态误差状态空间方程；所述姿态误差状态空间方程用于描述所述运载火箭飞行时的姿态的实际值与期望值之间的误差的关系；设计满足时域特性要求的预设性能函数，通过同胚映射将所述姿态误差状态空间方程转化为无约束系统；基于小扰动法将所述无约束系统线性化，得到线性无约束系统；根据线性无约束系统设计用于控制运载火箭的PD控制律，计算开环传递函数，并绘制对应的Bode图，通过调节PD控制律的比例增益和微分增益，将Bode图中截止频率、相位裕度及幅值裕度满足频域特性要求的点对应的PD控制参数作为选用控制参数，对运载火箭的姿态进行控制；所述PD控制律的表达式如下： ；其中，表示俯仰通道比例调节系数，表示俯仰通道微分调节系数，表示偏航通道比例调节系数，表示偏航通道微分调节系数，表示滚转通道比例调节系数，表示滚转通道微分调节系数，表示俯仰通道转换误差，表示偏航通道转换误差，表示滚转通道转换误差，表示滚转通道等效控制指令摆角，表示俯仰通道等效控制指令摆角，表示偏航通道等效控制指令摆角，表示滚转通道转换误差对时间的导数，表示偏航通道转换误差对时间的导数，表示俯仰通道转换误差对时间的导数；所述开环传递函数表达式如下： 其中，表示执行机构的动态特性，，表示执行机构动态参数，表示拉普拉斯变换算子，，表示速率陀螺的动态特性，表示速率陀螺频率参数，表示速率陀螺阻尼参数，，表示惯组平台频率参数，表示惯组平台阻尼参数，执行机构、惯组平台以及速率陀螺均为惯导系统的组成部分；根据所述开环传递函数，确定控制参数，作bode图并观察图中的截止频率、相位裕度及幅值裕度，不断调整控制参数直至满足预设要求，作为选用PD控制参数。

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权利要求：

百度查询： 中南大学 一种兼顾时域和频域特性的运载火箭姿态控制方法