[發明專利]一種帶有初速度的系繩釋放、回收軌跡優化方法

有效

• 申請號: 202110477831.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113325860B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 談樹萍;陳超;王邵凱;陸棟寧;于強;王殿佑
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

一種帶有初速度的系繩釋放、回收軌跡優化方法，根據系繩初始釋放長度及速度，基于正弦函數設計系繩釋放加速度及減速段，根據目標繩長設計勻速釋放段，正弦函數周期及幅值保證繩系系統穩定，并滿足系繩張力大于零的約束。上述各階段的加速度計算僅考慮系繩釋放的情況，對于系繩回收過程，系繩實際長度為當前長度，回收加速度設計原理類似。

技術領域

本發明屬于控制領域，涉及一種繩系衛星在軌釋放/回收系繩的方法。

背景技術

繩系組合體通常為組合體形式發射入軌。系繩在軌逐漸釋放，直至釋放到給定長度，構成穩定的繩系系統。系繩釋放過程，為了實現繩系衛星在軌穩定展開，不僅要保證系繩釋放過程系繩始終繃緊，還要保證釋放到位后擺角盡量小。此外，系繩釋放過程在張力作用下，航天器姿態在干擾力矩作用下姿態有偏置，為了保證釋放過程航天器仍能有一定通訊或能源保障，要求釋放過程系繩張力盡量小。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種帶有初速度的系繩釋放、回收軌跡優化方法。

本發明的技術解決方案是：一種帶有初速度的系繩釋放軌跡優化方法，包括如下步驟：

S1、根據系繩釋放過程張力大于零的特點，確定系繩釋放加速度結合系繩初始的長度l₀，確定設計的系繩最大釋放加速度

S2、選取正弦函數曲線作為系繩釋放的加速度，根據系繩穩定允許的最大系繩釋放速度以及設計的系繩最大釋放加速度確定加速段、減速段正弦函數的周期T₁、T₂；

S3、確定系繩勻速釋放的時間ΔT，判斷是否滿足ΔT0，若滿足，則令ΔT＝0，并根據期望的系繩釋放長度l_d調整最大系繩釋放加速度，并對應調整加速段、減速段正弦函數的周期T₁、T₂，轉步驟S4；否則直接轉步驟S4；

S4、根據加速段、減速段正弦函數的周期T₁、T₂以及勻速釋放時間ΔT，選取系繩釋放過程中加速段、減速段的時間，按照系繩釋放加速度采用正弦函數形式設計加速段、勻速段以及減速段對應的系繩釋放加速度速度以及系繩長度l。

優選的，S1中釋放加速度最大值優選其中為系繩釋放機構能力范圍內允許的最大系繩釋放加速度；若更新為最大釋放加速度，即

優選的，S2中的加速段、減速段正弦函數的周期T₁、T₂均在范圍內選取。

優選的，S2中正弦函數形式為分別對應加速段、減速段系繩的釋放加速度；i＝1時代表加速段，i＝2時代表減速段，式中，t代表時間，系繩初始的長度l₀及釋放速度

優選的，S3中系繩勻速釋放的時間

優選的，S3中調整最大系繩釋放加速度如下：

優選的，S3中調整加速段、減速段正弦函數的周期T₁、T₂公式如下：

在上述范圍內選擇周期T₁和T₂。

優選的，當選取的加速段和減速段的周期均為T時，加速段、勻速段、減速段內系繩基于正弦函數的釋放加速度以及對應的系繩釋放速度和繩長l，分別如下：

加速段，時間[t₁,t₂]，

勻速段，時間[t₂,t₃]，