[發(fā)明專利]一種星間相對位姿耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811508909.2
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109766580A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫俊;張憲亮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 圣冬冬

1.一種星間相對位姿耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)建模方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、基于對偶四元數(shù)數(shù)學(xué)工具，構(gòu)建單個柔性航天器的姿態(tài)-軌道-振動耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)模型；

步驟二、基于對偶四元數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，構(gòu)建柔性航天器編隊星間相對位姿耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星間相對位姿耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)建模方法，其特征在于：所述步驟二中具體為：

a)構(gòu)建柔性航天器編隊星間質(zhì)心相對運動學(xué)模型

設(shè)兩航天器分別為主星和從星，它們的本體坐標(biāo)系分別是o_a-x_ay_az_a，o_b-x_by_bz_b；兩航天器相對運動的軌道和姿態(tài)可以看作是o_b-x_by_bz_b相對于o_b-x_by_bz_b的螺旋運動，使用對偶四元數(shù)對運動進行描述，表達式為：

其中，表示從星相對于主星的質(zhì)心位姿對偶四元數(shù)；q_ba是從星相對于主星的姿態(tài)四元數(shù)；為兩航天器質(zhì)心的相對位置矢量在從星本體坐標(biāo)系下的表示；ε為對偶四元數(shù)符號；

編隊航天器間質(zhì)心相對運動學(xué)方程可以表示為

其中，為從星相對于主星的對偶速度在從星坐標(biāo)系下的表示。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種星間相對位姿耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)建模方法，其特征在于：所述步驟二中具體為：

b)分別求解主星和從星的同構(gòu)一體化動力學(xué)方程

從星的動力學(xué)方程為

其中，表示作用在從星上的對偶力，為從星的對偶慣量，為從星的對偶速度在本體系下的描述，為從星柔性附件耦合系數(shù)的對偶四元數(shù)表示，為從星柔性附件模態(tài)坐標(biāo)的對偶四元數(shù)表示，為的一階導(dǎo)數(shù)，和分別為的一階和二階導(dǎo)數(shù)；

同理可得到主星的動力學(xué)方程為

其中，表示作用在主星上的對偶力，為從星的對偶慣量，為從星的對偶速度在本體系下的描述，為從星柔性附件耦合系數(shù)的對偶四元數(shù)表示，為從星柔性附件模態(tài)坐標(biāo)的對偶四元數(shù)表示，為的一階導(dǎo)數(shù)，和分別為的一階和二階導(dǎo)數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種星間相對位姿耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)建模方法，其特征在于：所述步驟二中具體為：

c)構(gòu)建柔性航天器編隊星間質(zhì)心相對動力學(xué)模型

柔性航天器編隊的星間相對位姿耦合同構(gòu)一體化動力學(xué)方程為

其中，表示作用在主星上的對偶力，為從星的對偶慣量，為從星的對偶速度在本體系下的描述，為從星柔性附件耦合系數(shù)的對偶四元數(shù)表示，為從星柔性附件模態(tài)坐標(biāo)的對偶四元數(shù)表示，為的一階導(dǎo)數(shù)，和分別為的一階和二階導(dǎo)數(shù)。