運載火箭是人類進行太空探索的必要運輸工具之一,新型運載火箭的發(fā)展,離不開先進可靠的控制系統(tǒng)。本文面向新一代運載火箭控制系統(tǒng)設(shè)計需求開展研究,在傳統(tǒng)火箭控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,充分借鑒其設(shè)計經(jīng)驗及分析方法,綜合利用現(xiàn)代控制理論進行增廣控制模塊的設(shè)計,從而提高火箭控制系統(tǒng)面對干擾、參數(shù)偏差及彈性振動變化等復雜飛行環(huán)境的適應(yīng)能力。本文首先調(diào)研了國內(nèi)外先進運載火箭及火箭先進控制方法的發(fā)展現(xiàn)狀,重點對NASA太空發(fā)射系統(tǒng)中自適應(yīng)增廣控制方法進行了調(diào)研、分析與總結(jié)。隨后對火箭的質(zhì)心運動、繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動及彈性振動進行了建模及分析,建立了剛彈耦合的非線性動力學模型,及由二階微分方程描述的俯仰/偏航/滾轉(zhuǎn)通道彈性振動模型,并利用小擾動線性化方法,建立了控制模型。隨后本文基于傳統(tǒng)頻率域設(shè)計方法,結(jié)合幅值裕度及相位裕度約束,設(shè)計了PD控制器與校正網(wǎng)絡(luò),以滿足基本控制需求。在此基礎(chǔ)上,為進一步提高火箭控制系統(tǒng)在面對參數(shù)偏差及彈性振動頻率偏差下的控制能力,本文設(shè)計了自適應(yīng)增益調(diào)整模塊,給出了該模塊中參考模型、頻率管理子模塊及自適應(yīng)律的作用機理及設(shè)計原則,并在典型工況下進行了充分的仿真分析。為進一步提高火箭在參數(shù)偏差或控制...

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2大力神號運載火箭商業(yè)化發(fā)射的需求，由埃隆馬斯克成立的

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-2-不斷延伸，先進運載火箭亦處于蓬勃發(fā)展的階段。下面首先介紹國內(nèi)外幾類典型先進運載火箭的研究與發(fā)展現(xiàn)狀。1.2.1.1美國美國對太空的探索發(fā)展起步早，運載火箭技術(shù)較為成熟，在火箭發(fā)射頻率、火箭規(guī)模及運載能力上均處于領(lǐng)先，擁有雷神（Raytheon）....

圖1-3Falcon9運載火箭（左圖

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-圖1-3Falcon9運載火箭（左圖為發(fā)射，右圖為助推器回收）FalconHeavy火箭為現(xiàn)役推力最大的運載火箭，其采用三枚一級火箭，27臺發(fā)動機并聯(lián)的推力方案，大大提高了運載能力，火箭的部分公開參數(shù)如下。表1-2FalconHeavy火箭部分....

圖1-4重型獵鷹運載火箭

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-圖1-3Falcon9運載火箭（左圖為發(fā)射，右圖為助推器回收）FalconHeavy火箭為現(xiàn)役推力最大的運載火箭，其采用三枚一級火箭，27臺發(fā)動機并聯(lián)的推力方案，大大提高了運載能力，火箭的部分公開參數(shù)如下。表1-2FalconHeavy火箭部分....

圖1-5質(zhì)子號運載火箭為進一步拓寬太空探索的道路，俄

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-啟N-1火箭研究，但由于時間緊張、資金短缺等問題，火箭存在致命缺陷，以失敗告終。俄羅斯在前蘇聯(lián)的工業(yè)基礎(chǔ)上，先后研發(fā)了包括質(zhì)子號（Протон）、聯(lián)盟號（Soyuz）、宇宙號（Космос）系列等主力運載火箭。圖1-5質(zhì)子號運載火箭圖1-6聯(lián)盟....

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