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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利一种运载火箭级间同步分离控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118168418B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410133682.7，技术领域涉及：F42B15/36；该发明授权一种运载火箭级间同步分离控制方法是由杜群贵;黎忠设计研发完成，并于2024-01-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种运载火箭级间同步分离控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种运载火箭级间同步分离控制方法，包括以下步骤：设计一种基于高速开关阀控制的级间分离系统，建立火箭级间分离系统的数学模型；通过基于控制分配的同步控制方法，调节火箭的相对位置；最后进行火箭级间分离系统同步分离的仿真验证。本发明针对基于气动技术的火箭级间分离系统存在的过驱动、气动强非线性，不确定性等问题，提出了一种基于控制分配的同步分离控制方法—首先建立基于干扰观测器的虚拟层反步虚拟控制器，再通过动态控制分配，将虚拟控制律分配到内环，形成执行器层控制器的控制目标，最后设计基于反步控制的内环执行器控制律，实现同步分离控制，并充分考虑了分离过程中的各种干扰，实现分离作动器同步运动的目的。

本发明授权一种运载火箭级间同步分离控制方法在权利要求书中公布了：1.一种运载火箭级间同步分离控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、构建由高速开关阀控制的级间气动分离系统； 步骤2、建立四气缸级间分离系统的数学模型：根据箭体动力学建立四气缸级间分离系统的数学模型，包括以下步骤： 步骤2-1、根据分离过程中箭体受力，分离子级六自由度欧拉方程的动力学模型为： 1 式1中m1为下面级分离子级质量；m2为上面级分离子级质量；v1、v2为下面级分离子级和上面级分离子级的速度矢量；为下面级分离子级和上面级分离子级的角速度矢量，为下面级分离子级和上面级分离子级的转动惯量矩阵，Fi为气缸i的推力矢量；和分别为下面级分离子级和上面级分离子级的俯仰角、偏航角、滚转角，G1、G2为下面级分离子级和上面级分离子级在地面坐标系下的重力；Ff为下面级发动机残余推力；Mi为气缸i的推力力矩；Fd1、Fd2为外界的干扰力；Md1、Md2为外界干扰力矩； 由于分离系统的约束，实际分离可控自由度只有三个：沿箭体轴向的位移、相对俯仰角以及相对偏航角，因此，六自由度模型可进一步简化为三自由度模型，分别取下面级分离子级和上面级分离子级运动状态变量、，其中，、为下面级分离子级和上面级分离子级的加速度，、为下面级分离子级和上面级分离子级偏航角加速度，、为下面级分离子级和上面级分离子级俯仰角加速度； 分离子级三自由度动力学模型： 2 3 式中，；和为系统正常部分，m1、m2为下面级分离子级的质量和上面级分离子级的质量，Jy1、Jz1、Jy2、Jz2分别为下面级分离子级和上面级分离子级绕y轴和绕z轴的转动惯量；，为系统的不确定性部分，为下面级分离子级和上面级分离子级的质量不确定性，为下面级分离子级和上面级分离子级转动惯量的不确定性，为系统外部干扰，为气缸分离力，R1为气缸安装位置到箭体轴线的距离，B1、B2为安装矩阵； 选取相对运动状态变量，其中，、为下面级分离子级和上面级分离子级的轴向速度，、为下面级分离子级和上面级分离子级的偏航角速度，、为下面级分离子级和上面级分离子级的俯仰角速度，将系统转换为状态空间模型： 4 其中为控制效率矩阵，为集总扰动，为系统相对运动速度向量，为系统相对运动加速度向量，由式4可见，输入量维数大于相对运动状态变量X2的维数，系统是一个典型的过驱动系统； 由于相对转动角度较小，每个气缸的相对位移按下式计算为： 5 式中，xA、xB、xC、xD为4个气缸的相对位移，x21为分离子级轴向相对位移，在分离子级的相对姿态角很小时，假设，其中分别为分离子级的相对偏航角和相对俯仰角； 步骤3、构建基于控制分配的分层控制器，其中构建基于控制分配的分层控制器中的控制分配层，具体如下： 考虑一种引入即考虑控制量能耗最低，又考虑控制量变化速率更为合理的动态控制分配方案，对虚拟控制量进行动态分配： 17 式中，为权值矩阵，T为控制周期；为待分配的气缸推力；为期望的气缸稳态推力；J为目标函数；s.t.表示约束条件；为虚拟控制量；为仿真时间； 假定权值矩阵是对称的，并且=12是非奇异的，则所述的待分配的气缸推力有以下解： 18 其中，为控制效率矩阵，I为单位矩阵； 步骤4、进行火箭级间分离系统同步分离仿真验证。

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