火星着陆器喷气推力器和控制力矩陀螺复合控制系统

摘要

本发明公开了一种火星着陆器喷气推力器和控制力矩陀螺复合控制系统，该系统包括有姿态控制系统、复合执行机构、着陆器动力学和运动学模型；其中，姿态控制系统包括有姿态控制器和控制分配；其中，复合执行机构包括有RCS和SGCMG。在考虑多种环境干扰因素情况下，建立基于RCS/SGCMG的着陆器复合动力学模型；根据着陆器系统姿态误差产生控制系统所需要的控制力矩；控制分配则将总的控制力矩单独分配到两个执行机构，产生控制指令；RCS/SGCMG系统根据各自的输入指令产生实际的控制力矩，调整着陆器姿态。本发明可有效降低着陆器系统燃料消耗，具有较强的机动性能，能够产生连续的控制力矩，改善着陆器的姿态控制精度和控制余度，为火星的精确着陆提供保障。

主权项

1.一种火星着陆器喷气推力器和控制力矩陀螺复合控制系统，火星着陆器至少包括有姿态控制器、着陆器系统动力学模型和执行机构；其特征在于：执行机构是指喷气反作用控制系统RCS和单框架控制力矩陀螺SGCMG的组合的复合执行机构；在基于RSC与SGCMG复合执行机构下构建了着陆器动力学和运动学模型（3）；姿态控制系统（1）中的姿态控制模块（11）根据接收到的姿态误差产生姿态控制所需的期望姿态控制力矩并输出给控制分配模块（12）中的控制力矩分配模块（121）；控制力矩分配模块（121）将所述的期望姿态控制力矩进行分配处理后一方面输出RCS力矩指令给RCS指令分解模块（122），另一方面输出SGCMG力矩指令给质量滑块指令分解模块（123）；RCS指令分解模块（122）对接收到的所述RCS力矩指令进行分解处理，输出RCS启动指令PWM_RCS给执行机构中的RCS系统；SGCMG指令分解模块（123）对接收到的所述SGCMG力矩指令进行分解处理，输出SGCMG的框架角速度指令给执行机构中的SGCMG系统；复合执行机构（2）中的RCS依据PWM_RCS指令产生控制力矩，SGCMG依据框架角速度指令指令产生控制力矩，复合执行机构（2）的力矩总和为作用于着陆器的复合控制力矩；着陆器动力学和运动学模型（3）是在复合执行机构（2）的力矩总和与空气干扰力矩共同作用下，改变火星着陆器姿态，进而改变着陆器的着陆轨迹，最终完成着陆器姿态和位置的解算。