一种动力下降过程干扰力矩的估计方法

摘要

一种动力下降过程干扰力矩的估计方法。在月球软着陆动力下降过程中，因为质心偏移产生的干扰力矩有可能会危及着陆的安全。在线估计出干扰力矩的大小是进行预警和应对的重要措施。首先利用制导和控制系统发出的发动机推力大小和脉宽指令，递推计算着陆器剩余质量，并使用地面装订的曲线（函数）计算着陆器质心高度和惯量大小；然后根据质心高度和脉宽指令计算控制力矩大小；接下来对陀螺输出进行差分获得角加速度计算值；之后，使用姿态动力学方程反算干扰力矩；最后使用滤波器降低干扰力矩估值中噪声的影响。本发明提供了一种监视着陆器干扰力矩变化的方法，有利于提高着陆过程控制系统的鲁棒性，降低着陆的风险。

主权项

一种动力下降过程干扰力矩的估计方法，其特征在于实现步骤如下：(1)着陆器质量特性估计根据发动机比冲和推进剂消耗的关系，估算推进剂剩余质量；然后根据事先存储在星载计算机上的着陆器剩余质量‑质心高度变化曲线以及着陆器剩余质量‑惯量变化曲线，计算出着陆器质心的位置和着陆器惯量的大小；(2)姿控力矩计算根据步骤(1)中着陆器的质心位置计算结果，并结合着陆器上所配备的姿控推力器的安装位置和指向，按照上一个控制周期控制计算机输出的着陆器滚动、俯仰和偏航三轴喷气脉宽，计算出上一个控制周期内着陆器姿控喷气所产生的平均控制力矩；(3)角加速度计算对在上一个和上两个控制周期着陆器分别获得的陀螺姿态角速度的测量结果进行差分，获得对应于上一周期的着陆器角加速度的计算值；(4)利用动力学对干扰力矩的解算利用步骤(1)～(3)中计算出的着陆器惯量、平均控制力矩和角加速度，通过姿态动力学方程反算出着陆器干扰力矩的大小；(5)干扰力矩估值的平滑将干扰力矩在着陆器滚动、俯仰和偏航三个轴的分量分别通过三个对应的低通滤波器进行滤波，获得着陆器干扰力矩的估计值。