[发明专利]火星探测器大气进入段复合快速非奇异终端滑模控制方法

权利要求书

1.火星探测器大气进入段复合快速非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、建立火星探测器大气进入段纵向运动的受扰动力学模型，并基于该受扰动力学模型建立火星探测器高度跟踪误差动态方程；

S2、设计扩张状态观测器，用于估计高度跟踪误差动态方程中的集总干扰；

S3、基于高度跟踪误差设计快速非奇异终端滑模面；

S4、结合S2中估计得到的集总干扰和S3中的快速非奇异终端滑模面，建立复合快速非奇异终端滑模控制器，从而控制火星探测器在大气进入段对高度指令的跟踪；

所述S1中受扰动力学模型如下所示：

其中，为h的一阶导数，h为火星探测器质心到火星表面的垂直距离，v为火星探测器相对于火星的速度，为v的一阶导数，γ为火星探测器相对于火星的飞行路径角，为γ的一阶导数，m表示火星探测器的质量，r为火星探测器到火星的质心距离，d₁、d₂均干扰项，σ为火星探测器的倾侧角，为s的一阶导数，s为火星探测器到着陆点的前向距离，g_n为火星探测器所受重力加速度的标称值，g_n的表达式为：

其中，μ为火星引力常数，r_M为火星赤道半径；

L_n为火星探测器升力的标称值，表达式为：

其中，C_Ln为升力系数的标称值，S_r为火星探测器的参考面积，ρ_n为高度h处火星大气密度的标称值：

其中，ρ_0n为火星表面大气密度的标称值，h_s为尺度因子；

D_n为火星探测器阻力的标称值：

其中，C_Dn为阻力系数的标称值；

所述S1中的高度跟踪误差动态方程为：

其中，分别为高度跟踪误差e_h的一阶、二阶导数；分别为高度指令h_r的一阶、二阶导数，u为控制量，u＝cosσ；d为集总干扰，d＝d₁ sinγ+d₂vcosγ；

所述S2中的扩张状态观测器为：

其中，z₁、z₂为扩张状态观测器动态，k₁、k₂为扩张状态观测器增益且均为正常数，为z₁的一阶导数，为z₂的一阶导数，为集总干扰d的估计值；

所述S3中的快速非奇异终端滑模面为：

其中a₁＞0、a₂＞0；b₁、b₂均为正数，且b₁＞b₂，1＜b₂＜2，sign(·)为符号函数；

所述S4中的复合快速非奇异终端滑模控制器为：

其中c₁、c₂为正实数，p、q为正奇数，且满足