小型固體火箭控制系統設計與半實物仿真驗證①

張銀輝，程見童，楊華波，張為華

(國防科技大學航天與材料工程學院，長沙 410073)

0 引言

控制系統是各類飛行器的關鍵部位，在飛行控制系統設計中，通常的做法是通過小擾動法和固化系數法得到幾個特征點處的飛行器傳遞函數，利用傳遞函數設計出滿足飛行器飛行指標要求的控制系統［1］。在完成控制系統設計后，往往需要對其進行控制性能的驗證。自20世紀60年代開始，半實物仿真作為仿真技術中置信水平最高的一種仿真方法，已成功用于運載火箭［2］、導彈［3］、衛星［4］和無人機［5］等飛行器的控制系統的設計。

dSPACE實時仿真系統是由德國dSPACE(digital Signal Processing And Control Engineering)公司開發的一套基于MATLAB/Simulink的控制系統開發及測試平臺，它實現了與MATLAB/Simulink的完全無縫連接。目前，dSPACE系統已廣泛用于機器人、航空航天、汽車、發動機、電力機車、驅動及工業控制等領域。

Talole S E基于魯棒控制的原理，通過對戰術導彈滾轉通道的深入分析，針對存在外界干擾、參數不確定與動態模型的情況，設計出較好的滾轉角控制律［6］，具有借鑒意義。王剛基于dSPACE實現了無人機飛行控制原型的快速設計［7］;王松輝利用dSPACE對無人機飛行控制系統進行了半實物仿真研究，并介紹了基于CLib的仿真軟件設計［8］;謝道成利用dSPACE實現了飛行控制半實物仿真系統的快速搭建［9］。可見，dSPACE實時仿真系統可快速實現各類半實物仿真平臺的搭建，縮短飛行控制系統設計驗證周期。

小型固體火箭作為驗證用飛行器，具有較低的設計成本和較短的設計周期，主要用于完成各種條件下設計方案的驗證，特別適用于科研、實驗對教學等場合。……