双层动态分配预测控制器

全返回段自适应抗扰

这是一种面向垂直起降可重复使用运载火箭返回段姿态控制的非线性预测控制器，通过改进反馈校正、自适应时域调节和双层动态分配策略，实现多阶段飞行下的鲁棒跟踪与异构冗余执行器的最优协同。

Yan, Xiang · 郭杰 · 唐胜景

International Journal of Control, Automation and Systems 2025

技术优势

全返回段可用

通过自适应时域调节和双层动态分配策略，实现多阶段飞行过程中的姿态机动与执行器最优协同。

计算成本低

引入自适应时域调节，在保证精度的同时节省计算成本，适合机载实时计算。

鲁棒性更强

通过改进反馈校正机制和固定时间扩张状态观测器，增强了对参数不确定性和外部扰动的鲁棒性。

异构执行器可协同

双层动态控制分配策略结合链式分配与优化方法，解决三组异构执行器的过驱动分配问题。

应用场景

• 可重复使用火箭返回控制：为VTVL火箭返回段提供全流程姿态控制，替代需分阶段切换的现有方案。
• 飞行器姿态控制：可直接用于飞行器姿态回路，提升强扰动下的跟踪精度与鲁棒性。
• 过驱动系统控制分配：提供异构冗余执行器的实时分配策略，解决过驱动系统的控制分配难题。
• 多体系统非线性控制：采用四元数建模避免奇异，适用于多体非线性系统的姿态控制。
• 嵌入式模型预测控制：通过自适应时域和反馈校正降低MPC在线计算量，便于嵌入式实现。