面向低成本小型运载火箭的推力矢量控制与状态估计架构
系统与控制
2025-01-08 v2 系统与控制
摘要
本文提出了一种面向低成本、自然不稳定且由固体发动机推进的小型运载火箭的推力矢量控制(TVC)与状态估计集成架构。该架构基于推导并实现的、用于通用推力矢量控制运载火箭动力学与运动学的非线性六自由度模型，并置于逼真仿真环境中。为估计与控制设计之目的，给出了模型的线性化版本。采用单喷管 TVC 作动，可实现俯仰与偏航控制，其控制律由带附加积分作用( LQI)的线性二次型调节器(LQR)导出。控制系统通过增益调度实现。全状态估计借助与线性卡尔曼滤波理论紧密相关的互补运动学滤波器完成。由导航与控制系统组成的该架构在仿真环境中进行了测试，展现出令人满意的角姿态跟踪性能以及对外部扰动与模型不确定性的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2303.16983,
title = {Thrust vector control and state estimation architecture for low-cost small-scale launchers},
author = {Pedro dos Santos and Paulo Oliveira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.16983},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 20 figures, preprint submitted to Aerospace Science and Technology (AESCTE)