一种液体火箭单发动机伺服机构的控制方法及系统与流程

1.本发明涉及飞行器控制技术领域，特别涉及一种液体火箭单发动机伺服机构的控制方法及系统。


背景技术：

2.液体火箭单发动机摆动实现姿态控制时，需要安装两个伺服机构，实现两个自由度的运动与控制，以实现火箭俯仰、偏航两通道的姿态控制。传统布局方式采取两个伺服机构正交布局的方式，即两个伺服机构垂直摆放的布局方式，有“十”字正交布局、
“×”
字正交布局等，其中
“×”
字正交布局如图2所示。正交布局要求两个伺服机构的安装绝对垂直，安装偏差必须控制在几个角分以内，对各结构、部段、零件的加工及装配要求极高，导致生产制造、装配调试等时间非常长，且成本非常高。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种液体火箭单发动机伺服机构的控制方法及系统，两伺服机构的安装位置较为随意，无需正交，且对加工、安装等误差并无严格要求，大幅降低了生产和装配等的时间和成本。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种液体火箭单发动机伺服机构的控制方法，其中，包括：
5.将液体火箭单发动机的两个伺服机构安装在下半圆，其中第一伺服机构以与垂直方向夹角为θ1安装在下半圆的右侧，第二伺服机构以与垂直方向夹角为θ2安装在下半圆的左侧。
6.根据第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，设置两个伺服机构的放置角度。
7.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，θ1和θ2在0
°
到90
°
之间取值。
8.结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，包括：
[0009][0010]
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火
箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，还包括：
[0011][0012]
δ
ψ
＝δ1sinθ
1-δ2sinθ2。
[0013]
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：
[0014]
调整两个伺服机构的放置角度，使得两个伺服机构的摆动和液体火箭的力学参数之间的关系符合控制力矩公式其中m
yc
、m
zc
为绕液体火箭y轴、z轴的控制力矩，p为发动机推力，lr为控制力臂。
[0015]
第二方面，本发明实施例还提供了一种液体火箭单发动机伺服机构的控制系统，其中，包括：
[0016]
安装模块，用于将液体火箭单发动机的两个伺服机构安装在下半圆，其中第一伺服机构以与垂直方向夹角为θ1安装在下半圆的右侧，第二伺服机构以与垂直方向夹角为θ2安装在下半圆的左侧，其中θ1和θ2在0
°
到90
°
之间取值。
[0017]
角度设置模块，用于根据第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，设置两个伺服机构的放置角度。
[0018]
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述角度设置模块包括第一转换单元，用于根据公式将液体火箭俯仰通道的摆角和液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
转换成第一伺服机构的摆角δ1和第二伺服机构的摆角δ2。
[0019]
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述角度设置模块包括第二转换单元，用于根据公式将第一伺服机构的摆角δ1和第二伺服机构的摆角δ2转换成液体火箭俯仰通道的摆角和液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
。
[0020]
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括角度调整模块，用于调整两个伺服机构的放置角度，使得两个伺服机构的摆动和液体火箭的力学参数之间的关系符合控制力矩公式其中m
yc
、m
zc
为绕液体火箭y轴、z轴的控制力矩，p为发动机推力，lr为控制力臂。
[0021]
本发明实施例的有益效果是：
[0022]
本发明提供了一种液体火箭单发动机伺服机构的控制方法及系统，两伺服机构的安装位置较为随意，无需正交，且对加工、安装等误差并无严格要求，大幅降低了生产和装配等的时间和成本。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]
图1为本发明液体火箭单发动机伺服机构非正交布局的结构示意图；
[0025]
图2为现有技术中两个伺服机构
“×”
字正交布局的结构示意图。
具体实施方式
[0026]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]
请参照图1，本发明的第一个实施例提供一种液体火箭单发动机伺服机构的控制方法，其中，包括：
[0028]
将液体火箭单发动机的两个伺服机构安装在下半圆，其中第一伺服机构以与垂直方向夹角为θ1安装在下半圆的右侧，第二伺服机构以与垂直方向夹角为θ2安装在下半圆的左侧。
[0029]
根据第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，设置两个伺服机构的放置角度。
[0030]
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，θ1和θ2在0
°
到90
°
之间取值。
[0031]
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，包括：
[0032][0033]
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，还包括：
[0034][0035]
δ
ψ
＝δ1sinθ
1-δ2sinθ2。
[0036]
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：
[0037]
调整两个伺服机构的放置角度，使得两个伺服机构的摆动和液体火箭的力学参数之间的关系符合控制力矩公式其中m
yc
、m
zc
为绕液体火箭y轴、z轴的控制力矩，p为发动机推力，lr为控制力臂。
[0038]
本发明的第二个实施例提供一种液体火箭单发动机伺服机构的控制系统，其中，包括：
[0039]
安装模块，用于将液体火箭单发动机的两个伺服机构安装在下半圆，其中第一伺服机构以与垂直方向夹角为θ1安装在下半圆的右侧，第二伺服机构以与垂直方向夹角为θ2安装在下半圆的左侧，其中θ1和θ2在0
°
到90
°
之间取值。
[0040]
角度设置模块，用于根据第一伺服机构的摆角δ1、第二伺服机构的摆角δ2与液体火箭俯仰通道的摆角液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
之间的换算关系，设置两个伺服机构的放置角度。
[0041]
其中，所述角度设置模块包括第一转换单元，用于根据公式将液体火箭俯仰通道的摆角和液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
转换成第一伺服机构的摆角δ1和第二伺服机构的摆角δ2。
[0042]
其中，所述角度设置模块包括第二转换单元，用于根据公式将第一伺服机构的摆角δ1和第二伺服机构的摆角δ2转换成液体火箭俯仰通道的摆角和液体火箭偏航通道的摆角δ
ψ
。
[0043]
其中，还包括角度调整模块，用于调整两个伺服机构的放置角度，使得两个伺服机构的摆动和液体火箭的力学参数之间的关系符合控制力矩公式其中m
yc
、m
zc
为绕液体火箭y轴、z轴的控制力矩，p为发动机推力，lr为控制力臂。
[0044]
本发明实施例旨在保护一种液体火箭单发动机伺服机构的控制方法及系统，具备如下效果：
[0045]
本发明的两伺服机构的安装位置较为随意，无需正交，且对加工、安装等误差并无严格要求，大幅降低了生产和装配等的时间和成本。
[0046]
本发明实施例所提供的火箭单发动机伺服机构的控制方法及装置的计算机程序
产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
[0047]
具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述火箭单发动机伺服机构的控制方法，从而能够大幅降低生产和装配等的时间和成本。
[0048]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0049]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。