考虑斜坡约束的固定时间行星软着陆制导律设计

针对行星探测动力下降段的反馈制导问题,通过引入斜坡约束对着陆轨迹进行约束,应用滑模控制理论和固定时间控制理论,提出了一种固定时间精确软着陆制导方法。首先,根据斜坡约束,定义了约束边界函数,并利用该函数设计了非线性滑模面,不仅保证了系统状态沿滑模面收敛时是固定时间稳定的,还保证了系统状态不会违反斜坡约束。通过引入光滑连续的切换滑模面,避免了滑模面的奇异问题。其次,设计了固定时间制导律,保证了滑模状态能够在固定时间内收敛到零,利用Lyapunov方法证明了系统的稳定性,并分析了在所设计制导律作用下系统状态不会违反斜坡约束。最后,通过数值仿真算例验证了所提算法的有效性以及鲁棒性。

火星大气进入段抗饱和固定时间阻力加速度跟踪制导律设计

研究了具有固定时间收敛特性的火星探测器大气进入段的标称轨迹跟踪制导问题。首先,针对横向运动,给出与速度成线性关系的航向误差漏斗走廊形式,完成了倾侧角的反号逻辑设计。与横程漏斗走廊反号逻辑相比,该逻辑计算量小,更适用于宇航计算机。与航向误差宽度走廊反号逻辑相比,该逻辑在高速状态下能够避免倾侧角的频繁切换,可提高任务成功的概率。其次,针对纵向运动,通过RBF神经网络补偿了倾侧角饱和问题,利用积分滑模设计了阻力加速度固定时间饱和跟踪制导律,其不仅可有效消除滑模控制的抖振问题,且将跟踪误差以两种不同形式引入制导律,能够加速收敛,能够保证跟踪误差在固定时间内快速收敛至0。最后,通过数值仿真验证了所设计的横向倾侧角切换逻辑和纵向制导律对标称轨迹的快速、精确跟踪能力。

载人火星探测进展及其EDL过程GNC关键技术

随着火星探测技术的不断发展和探测任务的不断推进,载人火星探测在未来将会成为火星探测的重要手段。首先,回顾了无人火星探测任务的发展历程,对比分析了部分无人火星探测器进入、下降与着陆(EDL)过程的参数。然后,结合无人火星探测、载人月球探测和载人航天再入过程,梳理了载人火星探测的特点及需求,系统地总结了前苏联/俄罗斯和美国的载人火星探测研究进展以及技术储备。接着,归纳了载人火星探测的体系构成、集结方式和主要的技术挑战。最后,概括了载人火星EDL过程面临的难题,重点阐述了EDL的导航、制导与控制(GNC)关键技术。