火星探测器大气进入段复合快速非奇异终端滑模控制方法技术

本发明专利技术公开了一种火星探测器大气进入段复合快速非奇异终端滑模控制方法，具体为：首先建立受多源干扰影响的火星探测器大气进入段纵向运动动力学模型，并基于模型建立高度指令跟踪误差的动态方程；其次针对高度指令跟踪误差的动态，设计扩张状态观测器实现多源干扰的渐近估计；再次基于高度跟踪误差信息设计快速非奇异终端滑模面；最后结合干扰估计信息设计复合快速非奇异终端滑模控制器。本发明专利技术保证了控制量的连续，消除了抖振现象，具备更快的收敛速度，且显著提升了系统的抗干扰性能。且显著提升了系统的抗干扰性能。且显著提升了系统的抗干扰性能。

【技术实现步骤摘要】
火星探测器大气进入段复合快速非奇异终端滑模控制方法


[0001]本专利技术属于航空航天


技术介绍

[0002]火星探测是深空探测的一部分，具有深入探索太阳系和宇宙空间、开发和利用空间资源、拓展人类生存空间等科学意义。火星探测EDL过程包括大气进入段(Entry)、动力下降段(Descent)和着陆段(Landing)，在火星的EDL过程中，大气进入段是气动环境最为恶劣的一段，对整个EDL过程影响最大。火星探测器大气进入段飞行速度大、动力学非线性特性明显，并且还会受到内部气动参数摄动、模型不匹配、摩擦等未建模动态、外界阵风干扰以及环境不确定性等多源干扰的影响，这些多源干扰给火星探测器大气进入段控制系统设计带来巨大挑战。
[0003]目前，针对多源干扰环境下火星探测器大气进入段的高度指令跟踪问题，国内外学者给出了多种控制方案，滑模控制算法因其设计简单和强鲁棒性获得广泛应用。但是依靠现有滑模控制器进行主动抗干扰控制设计的策略，在误差小于特定值后收敛速度大幅下降，降低了指令跟踪的速度和精度；除此之外，采用符号函数作为切换项的滑模控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.火星探测器大气进入段复合快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、建立火星探测器大气进入段纵向运动的受扰动力学模型，并基于该受扰动力学模型建立火星探测器高度跟踪误差动态方程；S2、设计扩张状态观测器，用于估计高度跟踪误差动态方程中的集总干扰；S3、基于高度跟踪误差设计快速非奇异终端滑模面；S4、结合S2中估计得到的集总干扰和S3中的快速非奇异终端滑模面，建立复合快速非奇异终端滑模控制器，从而控制火星探测器在大气进入段对高度指令的跟踪。2.根据权利要求1所述的火星探测器大气进入段复合快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，所述S1中受扰动力学模型如下所示：其中，为h的一阶导数，h为火星探测器质心到火星表面的垂直距离，v为火星探测器相对于火星的速度，为v的一阶导数，γ为火星探测器相对于火星的飞行路径角，为γ的一阶导数，m表示火星探测器的质量，r为火星探测器到火星的质心距离，d1、d2均干扰项，σ为火星探测器的倾侧角，为s的一阶导数，s为火星探测器到着陆点的前向距离，g
n
为火星探测器所受重力加速度的标称值，g
n
的表达式为：其中，μ为火星引力常数，r
M
为火星赤道半径；L
n
为火星探测器升力的标称值，表达式为：其中，C
Ln
为升力系数的标称值，S
r
为火星探测器的参考面积，ρ
n
为高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振华，王寅生，曹东，孙春贞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：