考虑执行机构故障的运载火箭自适应滑模容错控制

作     者：王培生 屈东扬 冉茂鹏 董朝阳 WANG Peisheng;QU Dongyang;RAN Maopeng;DONG Chaoyang

作者机构：北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 中关村实验室北京100094 

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

年 卷 期：2023年第44卷第8期

页      面：1160-1170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] 

基　　金：国家自然科学基金(61833016) 中央高校基本科研业务费专项资金资助 

主　　题：运载火箭 执行器故障 滑模控制 容错控制 扩张状态观测器(ESO) 

摘      要：针对执行机构故障下的运载火箭姿态指令跟踪问题,在考虑内部未建模动态、外部不确定干扰等因素的影响下,设计了一种基于新型扩张状态观测器(ESO)的自适应滑模容错控制器。首先,基于一种新型级联降阶扩张状态观测器,对系统的未建模动态、外部干扰等不确定性进行估计。在此基础上,结合滑模控制理论,设计了一种固定时间收敛的自适应滑模控制律,能够获得观测器干扰估计误差的上界信息,同时消除滑模控制的抖振现象。通过李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,所提出的基于新型扩张状态观测器的自适应滑模容错控制器在执行机构故障情况下仍具有较好的跟踪性能和抗扰能力。