多孔降落傘自主導航與制導系統設計

《多孔降落傘自主導航與制導系統設計》是依託大連理工大學,由周文雅擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多孔降落傘自主導航與制導系統設計
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周文雅

項目摘要

降落傘是利用空氣阻力實現氣動力減速的裝置，目前廣泛用於航空航天領域。針對降落傘在下降過程中無法實現主動控制，進而無法實現導航與制導現狀，項目中提出一種利用孔洞開度控制實現降落傘自主導航與制導的方法（這裡的孔洞是指為實現降落傘主動控制而設計的孔洞），即基於GPS測量數據解算降落傘各孔洞的相對方位，再利用著陸點位置與孔洞相對方位關係，確定孔洞開閉邏輯及開度大小，使降落傘朝向著陸點方向運動；同時，考慮控制過程中可能發生的GPS測量信息失真、控制執行機構失效等故障情況，在完成上述系統設計過程中需要採取容錯控制技術，以保證系統有效運行。其中，多孔降落傘的動力學建模、自主導航與制導算法設計是研究中的兩個關鍵問題，也是本項目的重點研究內容。

結題摘要

傳統降落傘在下降過程中抗外界干擾能力差、落點散布區域大。為了提高降落傘的落點準確度，在國家自然科學基金資助下，開展了自主導航降落傘的設計研究。研究過程中，先後攻克多項關鍵技術，主要包括：自主導航降落傘控制機理分析、降落傘多自由度動力學模型的建立、自主導航降落傘控制系統設計及開發、高空投放試驗技術等。項目執行過程中，研究內容基本按照原計畫內容執行，在控制方案實施中做出一定調整。調整內容如下：原計畫通過傘衣孔洞開度控制實現降落傘下降軌跡改變，所提方法及預期效果在機理分析、動力學建模與仿真、開環控制試驗中均得到驗證。但利用原方案在實現預定落點的閉環控制中遇到困難，其原因在於柔性傘衣在作動器安裝後會發生嚴重變形、甚至存在無法順利開傘的風險。基於上述問題，項目組對控制方案做出及時調整，改用傘繩收放方案來實現降落傘下降軌跡調整，並深入開展了機理分析、動力學研究、高空投放試驗等工作，取得預期研究目標和效果。研製樣機的高空投放試驗表明，上述所提兩種方案均能夠實現降落傘下降軌跡的改變。對於通過閉環制導控制實現降落傘精確著陸問題而言，傘繩收放方案在可行性上更有利於自主導航降落傘設計，並有望在實際工程中得到套用和推廣。