论文摘要：基于滑模变结构方法的再入姿态控制技术研究

为了实现未来航天运输系统“快速、灵活、可靠、廉价”等目标，可重复使用天地往返运输技术已成为国际航天领域的研究新热点。而作为关键技术之一的再入姿态控制系统研究，由于其担负保证飞行器按给定轨迹飞行的职责和面临复杂再入环境而增加的设计上的困难，正越来越受到各国相关科研人员的重视。 针对可重复使用运载器再入飞行动态范围跨度大，气动参数存在不确定性等特点，本文利用李亚普诺夫方法分别设计了具有不同时间量程的双回路滑模控制系统，它可以使可重复使用运载器控制系统克服传统控制方法的缺陷，无需大量的增益调节，而能自动适应非线性和强耦合的对象特性，并能适应大范围环境变化，减小对不同飞行条件下气动与结构参数的依赖性。再入过程中RLV气动舵面有时无法提供足够的力矩进行有效的姿态控制，本文因此还提出了一种双重控制分配策略，第一层分配算法是把控制所需力矩根据飞行状态分配到RCS和气动舵面，第二层控制分配把RCS所需的控制力矩分配到每个单独的推进器以及把气动舵面需要产生的力矩分配到副翼、尾翼以及升降舵上。最后通过六自由度非线性仿真，验证了此控制系统以及控制分配策略能精确地跟踪制导指令，而且对外部干扰具有很强的鲁棒性。