本发明涉及火箭回收,具体涉及一种用于低空回收的实时箭体质量估算方法。
背景技术:
1、可回收运载火箭的返回末段属于垂直回收段,需要将速度、位置和姿态控制到一个精确的位置,通过制导指令可以产生一个精确的过载指令,则还需要一个精确实时箭体估算值,可将一个精确的过载指令转换为发动机精确推力,对运载火箭的垂直回收进行精确控制,满足运载火箭的着陆需求。
2、如何对低空回收的实时箭体质量进行估算是本领域亟待解决的重要问题之一。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种用于低空回收的实时箭体质量估算方法,以解决现有技术中的不足,能够对低空回收的实时箭体质量进行估算,以便于得到所需调节推力的精确值。
2、本发明提出了一种用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,包括以下步骤:
3、s1,通过实时平均过载,根据指令推力大小,估算箭体质量,得到第一估计质量;
4、s2,根据上一拍的实际推力指令、流量调节系数和燃料流量得到第二估计质量;
5、s3,利用当前比冲、实时过载与流量的关系,得到第三估计质量;
6、s4,对第一估计质量、第二估计质量和第三估计质量进行加权融合,以得到实时估计质量。
7、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s1包括,
8、s11,获取第一方向、第二方向和第三方向上的平均过载;其中,第一方向、第二方向和第三方向两两垂直;
9、s12,根据第一方向、第二方向和第三方向上的平均过载计算箭体的实际过载;
10、s13,根据实际推力、实际过载和加速度测量值计算第一估计质量。
11、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s11中,平均过载的计算公式为,
12、;
13、其中,为第一方向上的平均过载,为第二方向上的平均过载,为第三方向上的平均过载;为制导诸元;为箭体在第一方向上的实际过载,为箭体在第二方向上的实际过载;为箭体在第三方向上的实际过载。
14、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s12中,实际过载的计算公式为,
15、;
16、其中,为实际过载,为第一方向上的平均过载,为第二方向上的平均过载,为第三方向上的平均过载。
17、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s13中,第一估计质量的计算公式为,
18、;
19、其中,为实际推力,为实际过载,g为重力加速度常数。
20、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s2包括以下具体步骤,
21、s21,根据上一拍的实际推力指令计算目前所需发动机推力;
22、s22,根据目前所需发动机推力和实际推力计算流量调节系数;
23、s23,根据上一拍的第二估计质量、流量调节系数和燃料流量计算第二估计质量。
24、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s21中,目前所需发动机推力的计算公式为,
25、;
26、其中,为目前所需发动机推力,为实际推力,为标准大气压,为当前高度大气压力与标准大气压的比值,表示发动机喷口面积。
27、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,当前高度大气压力与标准大气压的比值的计算方法为,利用导航输出的飞行高度,得到重力位势高度,根据重力位势高度从预设的大气参数计算公式表中得到对应的计算公式,以得到当前高度大气压力与标准大气压的比值。
28、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,重力位势高度的计算公式为,
29、;
30、其中,为重力位势高度,为箭体飞行高度,为常数。
31、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s22中,流量调节系数的计算公式为,
32、;
33、其中,为目前所需发动机推力,为标准额定推力。
34、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s23中,第二估计质量的计算公式为,
35、;
36、其中,为上一拍的第二估计质量,为流量调节系数,为液氧秒流量,为煤油秒流量,为其他流量,为计算周期。
37、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s3中计算第三估计质量的公式为,
38、;
39、其中,为第三估计质量,为实际过载,g为重力加速度常数,为液氧秒流量,为煤油秒流量,为其他流量,为标准大气压,为当前高度大气压力与标准大气压的比值。
40、如上所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其中,可选的是,步骤s4中,实时估计质量的公式为,
41、;
42、其中,均为调节系数,且。
43、与现有技术相比,本发明通过三种不同的方法分别得到第一估计质量、第二估计质量和第三估计质量,通过三种质量估算方法进行加权计算得到一种新的精确的运载火箭的实时估计质量,相比于用单一的方法计算得到的实时估计质量,本发明的估计结果更加准确,以便于得到所需调节推力的精确值,为后续精确着陆奠定基础。
1.一种用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s1包括,
3.根据权利要求2所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s11中,平均过载的计算公式为,
4.根据权利要求2所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s12中,实际过载的计算公式为,
5.根据权利要求2所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s13中,第一估计质量的计算公式为,
6.根据权利要求1所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s2包括以下具体步骤,
7.根据权利要求6所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s21中,目前所需发动机推力的计算公式为,
8.根据权利要求7所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:当前高度大气压力与标准大气压的比值的计算方法为,利用导航输出的飞行高度,得到重力位势高度,根据重力位势高度从预设的大气参数计算公式表中得到对应的计算公式,以得到当前高度大气压力与标准大气压的比值。
9.根据权利要求8所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:重力位势高度的计算公式为,
10.根据权利要求6所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s22中,流量调节系数的计算公式为,
11.根据权利要求6所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s23中,第二估计质量的计算公式为,
12.根据权利要求1所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s3中计算第三估计质量的公式为,
13.根据权利要求1所述的用于低空回收的实时箭体质量估算方法,其特征在于:步骤s4中,实时估计质量的公式为,
