一种基于模型预测的火星返回推力器容错控制再分配方法

作     者：杨博 魏翔 于贺 刘超凡 YANG Bo;WEI Xiang;YU He;LIU Chaofan

作者机构：北京航空航天大学宇航学院北京100191 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：243-253页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：火星返回 容错技术 控制分配 模型预测 

摘      要：针对火星返回上升器由于环境等因素造成的推力器故障导致的姿态控制系统失稳而难以安全返回的严重问题,提出基于模型预测的动态容错控制再分配方法。根据推力器动态特性建立上升器推力分配模型,对模型参数误差进行实时估计从而修正分配模型,根据模型预测自适应推力再分配方法实施容错控制。同时,将推力器输出限制作为优化求解器的约束,并将推力器故障模型作为优化求解的约束域,实现最小化分配误差和最小化燃料消耗意义下的最优推力再分配。计算机仿真表明了该方法的可行性和实用性,获得了满意的结果,它能使推力器输出推力误差降低60%以上,姿态控制系统能在故障状态下3~5 s快速镇定。