一种基于迭代学习控制的小天体探测器绕飞段轨道跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于迭代学习控制的小天体探测器绕飞段轨道跟踪控制方法，建立受到外部扰动和未建模扰动下的小天体动力学模型；设计非线性扰动观测器估计探测器受到的外部扰动，并将其动态特性补偿到控制器；设计反馈控制器抑制绕飞过程中的非周期扰动；设计迭代学习控制器抑制绕飞过程中的周期扰动；控制器输出与扰动观测器的输出相结合输入到伪速率调制器，产生调谐振荡脉冲，可控硅接收到触发信号而导通，诱导推力器发生主放电，在翻滚轴、航向轴、俯仰轴上产生推力。本发明专利技术公开的控制方法使小天体探测器在未知扰动下，提高绕飞段轨道跟踪控制精度和系统鲁棒性。道跟踪控制精度和系统鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于迭代学习控制的小天体探测器绕飞段轨道跟踪控制方法


[0001]本专利技术采用了一种基于迭代学习控制的小天体探测器绕飞段轨道跟踪控制方法，属于深空探测


技术介绍

[0002]在当今推动航天技术创新发展，建设航天强国的发展背景下，对小天体进行探测，不但可以探索太阳系起源演化、生命起源演化、天体起源演化，而且对开展近地危险小行星防御研究，降低撞击地球风险具有重要意义。对小天体绕飞段进行探测不但可以为着陆等进一步探测提供先验信息，并且能最为有效地完整、准确了解小天体地貌、引力环境等信息。
[0003]在小天体探测器的绕飞段，探测器需要对小天体重复绕飞上百圈、上千圈，使探测器在完成着陆、绕飞等一系列运动需要同时面对太阳引力等周期性和非周期性的复杂外部环境扰动，而小天体由于小天体体积、质量小，表面引力不规则，在受到这些扰动时探测器很难按照期望轨道运行，更严重地会发生探测器逃逸，因此对探测器受到的扰动进行抑制对轨道跟踪控制十分必要。近些年，Ahn等提出了一种保证卫星编队飞行轨迹保持的迭代学习控制方案；朱圣英等针对不规则引力场导致的常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于迭代学习控制的小天体探测器绕飞段轨道跟踪控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、建立受到外部扰动和未建模扰动下的小天体动力学方程：其中，r＝[x,y,z]
T
表示探测器在小天体中心固连坐标下的位置矢量；v＝[v
x
,v
y
,v
z
]
T
表示探测器在小天体中心固连坐标下的速度矢量；ω＝[0,0,ω]
T
表示小天体自转角速度矢量；g＝[g
x
,g
y
,g
z
]
T
表示小天体引力加速度矢量；a＝[a1,a2,a3]
T
表示探测器推进器控制输入；d＝[d
x
,d
y
,d
z
]
T
∈R3为小天体探测器受到的外部扰动，其主要包括周期扰动d
Z
＝[d
Zx
,d
Zy
,d
Zz
]
T
∈R3和非周期扰动d
F
＝[d
Fx
,d
Fy
,d
Fz
]
T
∈R3。步骤2、根据未知扰动下的小天体探测器环绕动力学模型，设计非线性扰动观测器对小天体探测器受到的外部环境扰动进行估计，观测其动态特性并补偿到控制器：其中，为外部扰动估计值组成的向量；Q
M
为非线性扰动观测器的中间辅助向量；Q1∈R3×3为正定参数矩阵。步骤3、对反馈控制器进行设计，使得闭环系统在受到非周期扰动之后仍能保持系统稳定；其中，a
F
＝[a
F1
,a
F2
,a
F3
]
T
为反馈控制器的输出，由x,y,z三轴上的反馈控制加速度a
F1
，a
F2
，a
F3
组成；为系数矩阵；A4＝(
‑
β3/β2)I3为反馈增益矩阵，β1,β2,β3＞0；r
d
为期望位置矢量，为期望位置矢量的二阶导数；e
r
＝[e
rx
,e
ry
,e
rz
]
T
＝r
‑
r
d
为位置误差矢量；e
v
＝[e
vx
,e
vy
,e
vz
]
T
＝v
‑
v
d
为速度误差矢量。
步骤4、设计迭代学习控制器，抑制小天体探测器受到的周期性扰动造成的影响：其中，t为当前时刻，T为小天体探测器运行周期；a
ILC
(t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚文龙，杨珂，邵巍，池荣虎，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：