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题名基于误差扩展卡尔曼滤波的火箭回收索状态估计
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作者
宋晓东
孔芝权
陈彤
周立梁
张欢
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机构
北京理工大学空天科学与技术学院
北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室
北京理工大学珠海校区微纳航天器创新中心
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出处
《宇航学报》
北大核心
2025年第6期1252-1262,共11页
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基金
国家自然科学基金(12372039,12202046)
中国科协青年人才托举项目(YESS20230511)。
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文摘
针对火箭回收索的高维非线性时变柔性特性和强干扰问题,提出了一种基于多体动力学模型和广义-α积分法的误差扩展卡尔曼状态估计器,用于火箭回收索的捕获状态精准估计。基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的索单元,建立火箭回收索多体动力学事件驱动动态模型,给出了时变尾焰冲击作用和动态非物质状态估计点的动态网格直接表达形式,降低了模型规模的同时保证了状态变量的拓扑不变性。对回收索上可能捕获位置和速度进行状态估计,基于误差扩展卡尔曼滤波框架对状态变量和误差变量采用不同的预测更新策略。状态变量采用广义-α积分法在满足约束条件前提下进行一步预测精准计算,误差变量和误差协方差矩阵采用扩展卡尔曼方法进行预测和更新。状态误差更新后再次进行约束违约修正提高估计准确性。仿真分析表明,所提状态估计器在不改造多体动力学模型的前提下,实现了高维非线性时变火箭回收索的高效精准状态估计。
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关键词
误差扩展卡尔曼滤波
多体动力学模型
状态估计
任意拉格朗日欧拉法
广义-α积分法
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Keywords
Error-state extended Kalman filter(errorEKF)
Multibody dynamic model
State estimation
Arbitrary Lagrangian Eulerian(ALE)
Generalized-αintegration method
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分类号
V557.1
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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