中文核心期刊

中国科技核心期刊

中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊

中国高校百佳科技期刊

中国宇航学会深空探测技术专业委员会会刊

高级检索

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

附着小天体的动态面鲁棒制导与控制方法

郑艺裕,崔祜涛,王晓芳

downloadPDF
郑艺裕, 崔祜涛, 王晓芳. 附着小天体的动态面鲁棒制导与控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(2): 155-161. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
引用本文: 郑艺裕, 崔祜涛, 王晓芳. 附着小天体的动态面鲁棒制导与控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(2): 155-161.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
ZHENG Yiyu, CUI Hutao, WANG Xiaofang. Dynamic Surface Robust Guidance and Control for Landing on Asteroids[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 155-161. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
Citation: ZHENG Yiyu, CUI Hutao, WANG Xiaofang. Dynamic Surface Robust Guidance and Control for Landing on Asteroids[J].Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 155-161.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009

附着小天体的动态面鲁棒制导与控制方法

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2012CB720005);国家自然科学基金(61174201)

Dynamic Surface Robust Guidance and Control for Landing on Asteroids

  • 摘要:以精确附着小天体表面的任务为背景,提出一种基于扰动观测器(DOB) 和动态面控制的附着小天体的制导与控制方法。根据探测器的初始条件与终端着陆条件规划了标称轨迹,并将引力场建模误差、参数摄动和外部干扰等视为总扰动,结合动态面控制和DOB设计了标称轨迹跟踪控制器。分析总扰动估计误差的渐进收敛性以及闭环标称轨迹跟踪控制系统的稳定性,并确定控制器参数选取条件。数值仿真结果表明,所设计的DOB可以有效地估计并抑制总扰动且闭环标称轨迹跟踪控制系统具有良好的稳定性和控制精度。
  • [1] Kawaguchi J, Hashimoto T, Misu T, et al. An autonomous optical guidance and navigation around asteroids[J]. Acta Astronautica, 1999,44(5):267-280.
    [2] Huang X Y, Cui H T, Cui P Y. An autonomous optical navigation and guidance for soft landing on asteroids[J]. Acta Astronautica, 2004,54(10):763-771.
    [3] Li S, Cui P Y. Landmark tracking based autonomous navigation schemes for landing spacecraft on asteroids[J]. Acta Astronautica, 2008,62(6):391-403.
    [4] Colin R M, Gianmarco R. Line-of-sight guidance for descent to a minor solar system body[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1996,19(3):740-742.
    [5] 崔祜涛,史雪岩,崔平远,等.附着小行星的视线制导规律[J].空间科学学报,2002,22(3):256-260. [Cui H T, Shi X Y, Cui P Y, et al. Line-of-sight guidance for adhesion asteroid[J]. Chin J Space Sci, 2002,22(3):256-260.]
    [6] 崔祜涛,崔平远.软着陆小行星的自主导航与制导[J].宇航学报,2002,23(5):1-5. [Cui H T,Cui P Y. Autonomous navigation and guidance for soft-landing asteroid[J]. Journal of Astronautics, 2002,23(5):1-5.]
    [7] Li S, Cui P Y, Cui H T. Autonomous navigation and guidance for landing on asteroids[J]. Aerospace Science and Technology, 2005,10(3):239-247.
    [8] 崔平远,朱圣英,崔祜涛.小天体自主软着陆脉冲机动控制方法研究[J].宇航学报,2008(2):511-516. [Cui P Y, Zhu S Y, Cui H T. Autonomous impulse maneuver control method for soft landing in small bodies [J]. Journal of Astronautics, 2008(2):511-516.]
    [9] 高艾,崔平远,崔祜涛.基于约束规划的小天体接近段鲁棒制导控制方法[J].系统工程与电子技术,2012,34(5):989-995. [Gao A, Cui P Y, Cui H T. Robust guidance and control algorithms for small-body proximity operations based on constrained programming[J]. Systems Engineering and Electronics, 2012,34(5):989-995.]
    [10] Lan Q, Li S, Yang J, et al. Finite-time soft landing on asteroids using nonsingular terminal sliding mode control[J]. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 2014,36(2):216-223.
    [11] Ohishi K, Nakao M, Ohnishi K, et al. Microprocessor-controlled DC motor for load-insensitive position servo system[J]. Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 1987(1):44-49.
    [12] Yang J, Li S H, Chen X S, et al. Disturbance rejection of ball mill grinding circuits using DOB and MPC[J]. Powder Technology, 2010,198(2):219-228.
    [13] Chu Z Y, Sun FC, Cui J. Disturbance observer-based robust control of free-floating space manipulators[J]. Systems Journal, IEEE, 2008,2(1):114-119.
    [14] 王晓芳,郑艺裕,林海.基于扰动观测器的终端角约束滑模导引律 [J].系统工程与电子技术,2014,36(1):111-116. [Wang X F, Zheng Y Y, Lin H. Sliding mode guidance law with impact angle constraint based on disturbance observer[J]. Systems Engineering and Electronics, 2014,36(1):111-116.]
    [15] Wang X F, Zheng Y Y, Lin H. Missile formation controller design based on disturbance observer and finite-time control[J]. Journal of Beijing Institute of Technology, 2014,23(4):427-434.
    [16] Lin G, Masayoshi T. High-speed and high-precision motion control with an optimal hybrid feedforward controller[J]. Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on, 1997,2(2):110-122.
    [17] Swaroop D, Hedrick J K, Yip P P, et al. Dynamic surface control for a class of nonlinear systems[J]. Automatic Control, IEEE Transactions on, 2000,45(10):1893-1899.
    [18] Youngjin C, Kwangjin Y, Wan K C, et al. On the robustness and performance of disturbance observers for second-order systems[J]. Automatic Control, IEEE Transactions on, 2003,48(2):315-320.
    [19] Kim B K, Chung W K. Unified analysis and design of robust disturbance attenuation algorithms using inherent structural equivalence[C]//American Control Conference. Proceedings of the 2001.[S.l.]: IEEE, 2001:4046-4051.
    [20] Zhang Z X, Wang W D, Li L T, et al. Robust sliding mode guidance and control for soft landing on small bodies[J]. Journal of the Franklin Institute, 2012,349(2):493-509.
    [21] 张振江,崔祜涛,任高峰.不规则形状小行星引力环境建模及球谐系数求取方法[J].航天器环境工程,2010,27(3):383-388. [Zhang Z J, Cui H T, Ren G F. Modeling for the gravitation potential environment of an irregular-shaped asteroid and the spherical harmonic coefficient estimation[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2010,27(3):383-388.]
  • [1] 朱庆华, 王卫华, 刘付成, 郑循江, 聂钦博.“天问一号”火星探测环绕器导航制导与控制技术. 深空探测学报(中英文), 2023, 10(1): 11-18.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2023.20220046
    [2] 王昌, 臧立彬, 李广平, 王灏, 徐硕, 赵卫灵, 侯玮杰.基于零刚度原理的小天体着陆缓冲试验技术研究. 深空探测学报(中英文), 2022, 9(4): 1-8.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220063
    [3] 王安然, 王立, 张成渝, 田启航, 华宝成, 李涛, 刘姝含, 李林.小天体SPC特征导航过程中特征选取原则研究. 深空探测学报(中英文), 2022, 9(4): 1-9.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220043
    [4] 郭绍刚, 李林, 朱飞虎, 王立, 张运方, 赵琴, 郑岩, 马月超, 张恒康.小天体激光地形测绘与导航一体化设计方法. 深空探测学报(中英文), 2022, 9(4): 417-426.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220041
    [5] 尚海滨, 韦炳威, 卢榉承.小天体引力场建模技术进展. 深空探测学报(中英文), 2022, 9(4): 359-372.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220074
    [6] 杨洪伟, 宝音贺西.小行星附近制导与控制研究综述. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(2): 179-188.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.02.010
    [7] 王科, 郑适, 解虎, 邓健, 朱培民, 法文哲, 谭小敏.雷达技术在小天体任务中的应用研究. 深空探测学报(中英文), 2019, 6(5): 496-502.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.05.011
    [8] 刘德赟, 赖小明, 王露斯, 刘晓庆, 赵曾, 张加波, 全齐全.小天体表面采样技术综述. 深空探测学报(中英文), 2018, 5(3): 246-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.3.007
    [9] 于正湜, 朱圣英, 崔平远, 刘延杰.小天体表面移动技术研究进展. 深空探测学报(中英文), 2017, 4(4): 301-309.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.04.001
    [10] 肖尧, 阮晓钢, 魏若岩.基于433 Eros的多面体引力模型精度与运行时间研究. 深空探测学报(中英文), 2016, 3(1): 41-46.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.006
    [11] 袁旭, 朱圣英.基于伪谱法的小天体最优下降轨迹优化方法. 深空探测学报(中英文), 2016, 3(1): 51-55.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.008
    [12] 刘延杰, 朱圣英, 崔平远.小天体安全着陆与表面探测控制方法研究. 深空探测学报(中英文), 2016, 3(4): 370-376.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.009
    [13] 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
    [14] 胡海静, 朱圣英, 崔平远.基于Lyapunov函数的小天体软着陆障碍规避控制方法. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(2): 149-154.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.008
    [15] 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
    [16] 袁旭, 朱圣英, 崔平远.小天体自主附着多滑模面鲁棒制导方法研究. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(4): 345-351.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.008
    [17] 江秀强, 陶婷, 杨威, 李爽.附着小天体的最优制导控制方法. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(1): 53-60.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
    [18] 蓝朝桢, 耿迅, 徐青, 崔平远.基于序列影像的小天体三维形状重建方法研究. 深空探测学报(中英文), 2014, 1(2): 140-145.
    [19] 袁旭, 朱圣英, 乔栋, 崔平远.小天体着陆动力学参数不确定性影响分析. 深空探测学报(中英文), 2014, 1(2): 134-139.
    [20] 于洋, 宝音贺西.小天体附近的轨道动力学研究综述. 深空探测学报(中英文), 2014, 1(2): 93-104.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:2792
  • HTML全文浏览量:64
  • PDF下载量:1324
  • 被引次数:0
出版历程
  • 收稿日期:2014-11-01
  • 修回日期:2015-03-20

附着小天体的动态面鲁棒制导与控制方法

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
    基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2012CB720005);国家自然科学基金(61174201)

摘要:以精确附着小天体表面的任务为背景,提出一种基于扰动观测器(DOB) 和动态面控制的附着小天体的制导与控制方法。根据探测器的初始条件与终端着陆条件规划了标称轨迹,并将引力场建模误差、参数摄动和外部干扰等视为总扰动,结合动态面控制和DOB设计了标称轨迹跟踪控制器。分析总扰动估计误差的渐进收敛性以及闭环标称轨迹跟踪控制系统的稳定性,并确定控制器参数选取条件。数值仿真结果表明,所设计的DOB可以有效地估计并抑制总扰动且闭环标称轨迹跟踪控制系统具有良好的稳定性和控制精度。

English Abstract

郑艺裕, 崔祜涛, 王晓芳. 附着小天体的动态面鲁棒制导与控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(2): 155-161. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
引用本文: 郑艺裕, 崔祜涛, 王晓芳. 附着小天体的动态面鲁棒制导与控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(2): 155-161.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
ZHENG Yiyu, CUI Hutao, WANG Xiaofang. Dynamic Surface Robust Guidance and Control for Landing on Asteroids[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 155-161. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
Citation: ZHENG Yiyu, CUI Hutao, WANG Xiaofang. Dynamic Surface Robust Guidance and Control for Landing on Asteroids[J].Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(2): 155-161.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.009
参考文献 (21)

目录

    /

      返回文章
      返回
        Baidu
        map