由于运载火箭的性能与其飞行控制系统密切相关,因此航天飞行中的一个重大挑战是设计姿态控制算法,以确保运载火箭的稳定性,同时遵循确定的轨迹并抑制外界干扰。本报告旨在描述设计这种控制算法并最终评估其性能的通用方法。首先,回顾了现有的姿态控制方法并介绍了线性控制理论。然后介绍影响运载火箭的重要现象,包括刚体动力学、空气动力学、发动机惯性、下垂模式和弯曲模式。然后,使用给定的案例研究作为示例来估计描述所有这些现象的参数。然后推导线性运动方程,并提出构建车辆及其执行器的状态表示的方法。基于该线性模型,本文描述了一种逐步方法来计算用于处理所有相关现象的稳定 PID 控制器。最后,进行包括稳定性、时间响应、灵敏度和鲁棒性在内的性能分析,以评估控制器行为。
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