基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计 - bob手机在线登陆

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计

赵振华,杨俊,李世华,郭雷

文章导航> 深空探测学报(中英文）> 2015> 2(2): 137-143

赵振华, 杨俊, 李世华, 郭雷. 基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 137-143. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

引用本文:

赵振华, 杨俊, 李世华, 郭雷. 基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 137-143.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

ZHAO Zhenhua, YANG Jun, LI Shihua, GUO Lei. Drag-Based Nonlinear Predictive Guidance Law for Mars Entry[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 137-143. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

Citation:

ZHAO Zhenhua, YANG Jun, LI Shihua, GUO Lei. Drag-Based Nonlinear Predictive Guidance Law for Mars Entry[J].Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 137-143.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

1.
东南大学自动化学院, 南京 210096
2.
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院, 北京 100191

基金项目:深空探测973项目资助(2012CB720003)

Drag-Based Nonlinear Predictive Guidance Law for Mars Entry

1.
School of Automation, Southeast University, Nanjing 210096, China
2.
School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China

摘要:针对火星探测任务大气进入段的高精度着陆问题,提出一种基于阻力跟踪的非线性预测制导策略。基于火星探测器大气进入段的三维运动模型,综合考虑探测器气动参数摄动、火星大气密度摄动、外部扰动以及进入时刻状态初值不确定性,设计了基于优化思想的非线性预测制导律,并对所提出的制导方法进行仿真验证。仿真结果表明:非线性预测制导律在满足控制约束的条件下可以获得较高的着陆精度。
- 非线性预测制导律/
- 火星进入段制导/
- 阻力跟踪/
- 高精度着陆
Abstract:Aiming at precision landing of Mars entry for Mars exploration mission, this paper proposes a novel drag-based nonlinear predictive guidance law. Taking into account the aerodynamical parameters perturbation of Mars vehicle, the air density parameter perturbation of Mars, external disturbance and initial states errors, a nonlinear predictive guidance law based on optimization theory is designed for the three-dimensional Mars entry model. The simulation results indicate that under the proposed guidance law, the Mars vehicle achieves a precision landing with the control constraint being satisfied.
- nonlinear predictive guidance law/
- Mars entry guidance/
- drag tracking/
- precision landing

[1]	Beaun R D,Manning R M.Mars exploration entry,descent,and landing challenges[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 2007,44(2):310-323.
[2]	Korzun A M, Dubos G F, Iwata C K, et al. A concept for the entry, descent, and landing of high-mass payloads at Mars[J]. Acta Astronautica, 2010,66(7):1146-1159.
[3]	Saraf A, Leavitt J A, Chen D T, et al. Design and evaluation of an acceleration guidance algorithm for entry[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 2004,41(6):986-996.
[4]	Bharadwaj S, Rao A V, Mease K D. Entry trajectory tracking law via feedback linearization[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1998,21(5):726-732.
[5]	Talole S E, Benito J, Mease K D. Sliding mode observer for drag tracking in entry guidance[C]//AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit. Hilton Head: [s.n.], 2007.
[6]	Li S, Peng Y. Command generator tracker based direct model reference adaptive tracking guidance for Mars atmospheric entry[J]. Advances in Space Research, 2012,49(1):49-63.
[7]	Xia Y, Chen R, Pu F, et al. Active disturbance rejection control for drag tracking in mars entry guidance[J]. Advances in Space Research, 2014,53(5):853-861.
[8]	崔平远,常晓华,崔祜涛.基于可观测性分析的深空自主导航方法研究[J].宇航学报,2011,32(10):2115-2124.[Cui P Y,Chang X H,Cui H T.Research on observability analysis-based autonomous navigation method for deep space[J]. Journal of Astronautics, 2011,32(10):2115-2124.]
[9]	Yu Z, Cui P, Zhu S. Observability-based beacon configuration optimization for Mars entry navigation[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2014:1-8.
[10]	Yu Z, Cui P, Zhu S. On the observability of Mars entry navigation using radiometric measurements[J]. Advances in Space Research, 2014,54(8):1513-1524.
[11]	席裕庚.预测控制[M].北京:国防工业出版社,2013. [Xi Y G. Predictive control[M]. Beijing: National Defense Industry Press,2013.]
[12]	陈虹.模型预测控制[M].北京:科学出版社,2013. [Chen H. Model predictive control[M]. Beijing: Science Press, 2013.]
[13]	吴超,赵振华,杨俊,等.基于约束预测控制的火星大气进入轨迹跟踪[J].深空探测学报,2014,1(2):128-133. [Wu C, Zhao Z H,Yang J, et al . Mars entry trajectory tracking using constrained predictive control[J]. Journal of Deep Space Exploration,2014,1(2):128-133.]
[14]	Wu C, Li S, Yang J,et al.Mars entry trajectory tracking via constrained multi-model predictive control[C]//33rd Chinese Control Conference. [S. l.]: CCC, 2014:7805-7810.
[15]	Wu C, Li S, Yang J, et al.Disturbance observer based constrained multi-model predictive control for Mars entry trajectory tracking[C]//Chinese Guidance, Navigation and Control Conference.[S. l.]:[s. n.], 2014:2341-2346.
[16]	Chen W H, Ballance D J, Gawthrop P J. Optimal control of nonlinear systems: a predictive control approach[J]. Automatica, 2003,39(4):633-641.
[17]	Liu C, Chen W H, Andrews J. Tracking control of small-scale helicopters using explicit nonlinear MPC augmented with disturbance observers[J]. Control Engineering Practice, 2012,20(3):258-268.
[18]	Yang J, Zhao Z, Li S, et al. Composite predictive flight control for airbreathing hypersonic vehicles[J]. International Journal of Control, 2014,87(9):1970-1984.
[19]	Benito Manrique J. Advances in spacecraft atmospheric entry guidance[M]. [S. l.]: Proquest, Umi Dissertation Publishing,2010.
[20]	Khalil H K, Grizzle J W. Nonlinear systems[M]. Upper Saddle River: Prentice hall, 2002.

[1]	李扬, 张烽, 汪小卫, 刘丙利, 郝宇星.重复使用单级月面着陆与上升器方案设计与制导. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(5): 512-520.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210146
[2]	王镓, 李达飞, 何锡明, 成子青, 许倩, 钱雪茹, 万文辉.基于多源影像的“祝融号”火星车高精度定位. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(1): 62-71.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210124
[3]	郑惠欣, 彭玉明, 王伟, 谢攀, 陆希, 李海洋, 陈晓.深空高速撞击的变系数末制导律设计方法. 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(5): 511-518.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200095
[4]	滕锐, 韩宏伟, 乔栋.火星探测最优离轨制导方法研究. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(2): 184-190.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190315001
[5]	郝万宏, 董光亮, 李海涛, 王宏, 樊敏, 周欢, 徐得珍.火星大气进入下降着陆段测控通信关键技术研究. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(5): 426-434.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.004
[6]	郭敏文, 李茂登, 黄翔宇, 王大轶.非一致终端约束下火星大气进入段制导律设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 184-189.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.013
[7]	于正湜, 崔平远.行星着陆自主导航与制导控制研究现状与趋势. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(4): 345-355.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.006
[8]	王汀, 郭延宁, 张瑶, 马广富.基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导律研究. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(4): 377-383.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.010
[9]	闫晓鹏, 孙海滨, 郭雷.火星着陆器的大气进入段有限时间抗干扰制导律设计. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(1): 61-67.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.010
[10]	龙嘉腾, 高艾, 崔平远.火星大气进入段侧向预测校正制导律设计. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(2): 145-149,180.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.02.008
[11]	李爽, 陶婷, 江秀强, 张树瑜, 周杰.月球软着陆动力下降制导控制技术综述与展望. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 111-119.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.002
[12]	傅惠民, 娄泰山, 肖强.火星进入段探测器自校准状态估计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 224-228.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.006
[13]	郭延宁, 马广富, 曾添一, 崔祜涛.基于燃料最优解的火星精确着陆制导策略研究. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(1): 61-68.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.009
[14]	秦同, 朱圣英, 崔平远.火星软着陆能量最优制导律转移能力分析. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 218-223.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.005
[15]	夏元清, 沈刚辉, 孙浩然, 周鎏宇.火星探测器进入段预测校正制导方法. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 338-344.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.007
[16]	魏若岩, 阮晓钢, 庞涛, OuattaraSIE, 武旋, 肖尧.小天体软着陆中的地面特征区域提取与跟踪算法. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(4): 308-314.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.04.011
[17]	黄翔宇, 张洪华, 王大铁, 李骥, 关软峰, 王鹏基.“嫦娥三号”探测器软着陆自主导航与制导技术. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(1): 52-59.
[18]	王大铁, 李骥, 黄翔宇, 张洪华.月球软着陆过程高精度自主导航避障方法. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(1): 44-51.
[19]	侯建文, 周杰.“火星科学实验室”巡航段导航、制导与控制. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(2): 110-116.
[20]	吴超, 赵振华, 杨俊, 李世华, 郭雷.基于约束预测控制的火星大气进入轨迹跟踪. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(2): 128-133.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数:3006
HTML全文浏览量:90
PDF下载量:2050
被引次数:0

基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

1. 东南大学自动化学院, 南京 210096
2. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院, 北京 100191

基金项目:深空探测973项目资助(2012CB720003)

收稿日期:2015-03-12
修回日期:2015-04-20

关键词:

非线性预测制导律/

火星进入段制导/

高精度着陆

摘要:针对火星探测任务大气进入段的高精度着陆问题,提出一种基于阻力跟踪的非线性预测制导策略。基于火星探测器大气进入段的三维运动模型,综合考虑探测器气动参数摄动、火星大气密度摄动、外部扰动以及进入时刻状态初值不确定性,设计了基于优化思想的非线性预测制导律,并对所提出的制导方法进行仿真验证。仿真结果表明:非线性预测制导律在满足控制约束的条件下可以获得较高的着陆精度。

English Abstract

赵振华, 杨俊, 李世华, 郭雷. 基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 137-143. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

引用本文:

赵振华, 杨俊, 李世华, 郭雷. 基于阻力跟踪的火星大气进入段非线性预测制导律设计[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 137-143.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

ZHAO Zhenhua, YANG Jun, LI Shihua, GUO Lei. Drag-Based Nonlinear Predictive Guidance Law for Mars Entry[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 137-143. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

Citation:

ZHAO Zhenhua, YANG Jun, LI Shihua, GUO Lei. Drag-Based Nonlinear Predictive Guidance Law for Mars Entry[J].Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 137-143.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.006

全文HTML

参考文献 (20)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回