关皓天，赵友铖，倪 昆，张庆振



火星飞机的多胞LPV鲁棒控制器设计

关皓天，赵友铖，倪 昆，张庆振

（北京航空航天大学，北京，100191）

随着火星探测的日益发展，火星飞机作为一种中尺度探测手段，能够很好地补充轨道和地表探测器之间的能力空白。针对火星飞机的强非线性、参数不确定性的特点，提出了一种火星飞机的多胞LPV变增益∞控制器设计方法。首先依据火星飞机的纵向非线性模型，在进行研究的飞行包线内选取适量平衡工作点进行雅可比线性化，通过线性化后的线性时不变系统数值拟合得到系统的LPV模型；然后通过张量的高阶奇异值分解理论进行张量积建模，实现火星飞机LPV模型的多胞形表示。最后设计基于LMI求解的鲁棒变增益控制器，使对象能够克服不利特性的影响，能够完成指令信号的快速跟踪并且使系统具有较强的鲁棒性。

火星飞机；高阶奇异值分解；多胞形LPV系统；变增益∞控制

0 引 言

火星探测作为深空探测的重要内容，成为世界各国研究的热点。火星车和轨道卫星对于火星上峡谷山脉等特殊地形的探测存在较大难度，火星飞机作为中尺度探测工具可以利用磁力计、质谱仪、点谱仪等仪器对火星大气及特殊地形表面进行探测完成科研任务[1]。但是火星特殊大气环境为火星飞机控制系统的设计带来了巨大的挑战。火星周围大气层很薄，周围大气的主要成分为二氧化碳和氮气等，实际的大气条件会根据位置，季节和一天的时段具有20%的摄动范围[2]。……