论文摘要：高超声速飞行器再入多段轨迹规划和跟踪

    再入是高超声速飞行器在整个飞行过程中至关重要的一个环节。如何快速、有效、精确地完成再入过程是学者们长期研究的课题。目前，再入制导一共有三种形式：一是标准轨道法，即在地面离线规划参考轨迹作为标准轨道进行跟踪；二是在线弹道快速生成，即根据飞行参数信息机载计算机实时地快速生在飞行弹道；三是预测-校准法，即通过预测落点来调整和校准飞行弹道。

    论文采用的是标准轨道法，具体而言是经典的航天飞机再入制导方法。该方法的实现包含两个方面：一是任务前离线参考阻力加速度剖面的规划，另一方面是飞行时在线的参考弹道的闭环跟踪。

    1）给出了一种简单可行的参考轨迹离线分段规划方法。在标准轨道法基础上，将整个再入段分为三段，第一段大攻角常倾侧角无控飞行、第二段做拟平衡滑翔、第三段进行弹道倾角调整。进行规划时，每段独立规划，但是通过射程条件相互连接。从第二段开始，通过改变参数值，每一段都给出数十条形状不同但是射程相同的参考轨迹，两段组合后就形成了上百条不同弹道，然后形成一个参考弹道库存储于计算机中以供航天运载器使用。

    2）给出了一种新的参考轨道选择方法。通过设置一些飞行参数点，当飞行器到达该点后，将实际的剩余射程和弹道库中的各个参考弹道的剩余射程进行比较，选择误差最小的一条进行跟踪。如此，进过多次的选择以后，可以有效消除积累误差。

    3）设计了并简化了基于参考升阻比的PID反馈跟踪控制方法。将参考升阻比中的一些高阶和非重要项进行简化，通过调整反馈系数，得到需用升阻比，与实际升阻比比较计算出倾侧角控制指令，使实际飞行轨迹较为精准的跟踪参考轨迹。

    4）进行了RLV和CAV两个模型的数值仿真和拉偏试验。结果表明以上方法可以准确的跟踪参考弹道，有效的消除积累误差，达到较高的落点精度。也体现出尽管标准轨道法需要每次根据任务重新规划，但具有良好的稳定性和安全性，并且具有一定的鲁棒性。

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