[发明专利]一种适用于深空着陆的平移推力器故障诊断与重组方法

说明书

一种适用于深空着陆的平移推力器故障诊断与重组方法，通过平移干扰力、平移干扰力矩估计，进行故障推力器判断，对故障推力器进行重组，并重新进行推力器喷气时间分配，能够对动力下降段的平移推力器故障进行辨识和重组，可以在任意单台推力器发生故障时仍然完成水平避障功能，提高动力下降过程的容错能力和安全性。

技术领域

本发明涉及一种适用于深空着陆的平移推力器故障诊断与重组方法，属于深空探测行星表面着陆项目中动力下降段的的平移避障的控制领域。

背景技术

深空探测是当今和未来航天领域的前沿之一，也是21世纪人类对宇宙探索的热点和焦点。对于大行星的着陆，在最后阶段一般存在叫做动力下降段的阶段。在此阶段，探测器的主发动机会实施点火，利用主发动机推力对探测器相对于大行星的表面速度进行减速。

而在动力下降段，一般存在一段称为平移避障的阶段。在此阶段，探测器一般利用8个平移推力器，实现水平方向两个自由度的位移避障控制。8个平移避障推力器的布局如图2所示。

上述推力器布局的核心是某一方向采用两个关于质心对称的推力器实现。当这两个推力器之一发生堵塞故障时，将导致绕X方向的干扰力矩，从而可能导致滚动轴姿态的大幅波动，进而可能导致避障任务失败。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，平移避障推力器的故障问题，提出了一种适用于深空着陆的平移推力器故障诊断与重组方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种适用于深空着陆的平移推力器故障诊断与重组方法，步骤如下：

(1)构造平移推力器的干扰力快速估计器；

(2)构造平移推力器的干扰力矩快速估计器；

(3)根据估计结果，进行故障推力器的判断分析；

(4)根据步骤(3)的判断分析结果，重新定义避障控制坐标系并进行推力器重组；

(5)根据定义后的避障控制坐标系及重组后推力器，进行推力器喷气时间分配；

(6)根据步骤(5)的推力器喷气时间分配结果，计算各平移推力器的开机时间，进行喷气控制。

所述步骤(1)中，平移推力器的干扰力快速估计器中，水平干扰力辨识数据的确定方法如下：

式中，为水平干扰力辨识结果数值，F_c为星上计算得到的推力器主动控制施加的平动力，根据各水平方向推力器开机时间确定，η为中间状态变量，v_d为加速度测量积分值的虚拟速度变量，λ_F为控制观测器收敛速度的系数，λ_F大于0；

对所得水平干扰力辨识结果进行分解，获取Y方向的干扰力辨识结果Z方向的干扰力辨识结果

所述平移推力器的干扰力快速估计器中：

式中，v_d,y,v_d,z为虚拟速度，a_B,y、a_B,z分别为本体系加计测量得到Y和Z方向的加速度。

所述步骤(2)中，平移推力器的干扰力矩快速估计器中，干扰力矩辨识结果数值的确定方法如下：