专利名称：基于模型不确定界的行星着陆轨迹跟踪鲁棒控制方法
技术领域：
本发明涉及一种基于模型不确定界的行星着陆轨迹跟踪鲁棒控制方法，尤其涉及一种在行星着陆过程中探测器受到多源扰动条件下的轨迹跟踪控制方法，属于深空探测制导与控制技术领域。
背景技术：
在行星着陆过程中，存在着天体引力场不确知、外界干扰等相关不确定性因素，且这些不确知因素带来的摄动将随着探测器高度的下降不断增大，这就需要探测器的跟踪控制算法对未知因素具有一定的处理能力。通常对于月球探测任务，由于对目标天体的长时间观测，事先获得了较为完备的天体特性信息，因此基于地面站的控制策略已成为对其进行接近操作过程中的常规模式。 然而，对于深空探测任务，目前并不具备对其进行长期观测的条件，在下降段探测任务中动力学环境复杂，可利用观测手段有限。尤其对于具有不规则引力场特性的行星着陆控制而言，一个很小的控制偏差会导致最终着陆器与目标着陆点的大范围偏离，因此整个阶段的控制精度要达到百米以内的可靠着陆性能就变得极具挑战性，同时控制机构的非线性特性进一步加剧了问题解决的难度。这就需要具有较强自主性和鲁棒性的跟踪控制方法，以实现行星表面高精度的着陆任务。在先技术[I]中(参见J. Zhang, L. Y. Yang, G. Z. Shen. Modeling and AttitudeControl of Aircraft with Center of Gravity Variations. IEEE Aerospace ConferenceProceedings. 2009:3108-3118.)，着重针对系统模型中的不确知参数特性，在控制律的设计中引入对模型参数的估计，并给出适当的参数估计调整律，使得控制系统得到稳定。该方法在一定程度上缓解了天体引力场模型参数不确定性对着陆轨迹跟踪的不利影响，然而该方法所做假设与简化条件过多，且并未考虑控制机构的开启关闭时间约束，很难得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于针对由于行星表面环境模型不精确、参数时变，以及形状不规贝U、质量分布不均匀等复杂多变特性，给行星着陆控制系统带来的影响，提出一种基于模型不确定界的行星探测器着陆轨迹跟踪鲁棒控制方法。本方法考虑目标天体引力模型与外界干扰等不确定因素对轨迹跟踪的影响，引入模型不确定界的设计理念，通过设计鲁棒反馈控制律，并兼顾控制机构的非线性特性，确保实际状态轨迹与前馈制导设计轨迹的偏离量不超过期望的界，从而优化多源扰动下的行星探测器着陆轨迹跟踪性能。本发明的技术方案具体包括如下步骤步骤1，在目标天体质心固连坐标系下，建立探测器误差动力学模型Si = A(5x + BSn + B [伞(Crx) - g(Crx)] + BdQ)
权利要求
1.基于模型不确定界的行星着陆轨迹跟踪鲁棒控制方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1，在目标天体质心固连坐标系下，建立探测器误差动力学模型
2.根据权利要求I所述的基于模型不确定界的行星着陆轨迹跟踪鲁棒控制方法，其特征在于所述目标天体质心固连坐标系的原点在小行星的质量中心，ζ轴沿小行星最大惯量轴方向，X轴沿历元时刻小行星最小惯量轴所指方向，y轴与X轴、ζ轴之间满足右手法则。
全文摘要
本发明涉及一种基于模型不确定界的行星着陆轨迹跟踪鲁棒控制方法，尤其涉及一种在行星着陆过程中探测器受到多源扰动条件下的轨迹跟踪控制方法，属于深空探测制导与控制技术领域。本方法考虑目标天体引力模型与外界干扰等不确定因素对轨迹跟踪的影响，引入模型不确定界的设计理念，通过设计鲁棒反馈控制律，并兼顾控制机构的非线性特性，确保实际状态轨迹与前馈制导设计轨迹的偏离量不超过期望的界，从而优化多源扰动下的行星探测器着陆轨迹跟踪性能；能有效地克服多源扰动和系统不确定性对探测器着陆飞行轨迹的影响，提高了探测器系统的控制性能，使行星探测器着陆飞行控制精度得到了保障。
文档编号G05D1/10GK102968124SQ20121049907
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者高艾, 崔平远, 徐瑞, 朱圣英, 胡海静 申请人:北京理工大学