[發明專利]一種主動指向超靜平臺指令力分配陣重構方法

有效

• 申請號: 202210073695.0
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114408219B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 張科備;湯亮;關新;王有懿;郝仁劍;陳守磊;郭子熙
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

1.一種主動指向超靜平臺指令力分配陣重構方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)將主動指向超靜平臺安裝于衛星光學載荷底部，其上平面與載荷相連；主動指向超靜平臺由N個智能撓性作動器構成；每個作動器包含直線電機的主動環節以及位移敏感器部分；位移敏感器用于測量直線電機的平動位移；

(2)建立主動指向超靜平臺各個智能撓性作動器輸出力與衛星載荷質心受到的力和力矩的動力學模型；

(3)以主動指向超靜平臺為執行機構，建立載荷姿態動力學模型；

(4)設計衛星載荷姿態控制器，通過載荷控制器計算載荷姿態控制目標力矩u_pr；

(5)判斷主動指向超靜平臺作動器故障個數M_FF；若M_FF＝0，則進行步驟(7)；否則進行步驟(6)；

(6)設計主動指向超靜平臺指令力重構方法，計算得到重構后的主動指向超靜平臺的雅克比矩陣J_pnew；

(7)計算得到主動指向超靜平臺作動器指令力。

2.根據權利要求1所述的一種主動指向超靜平臺指令力分配陣重構方法，其特征在于：所述步驟(2)中建立模型的具體過程為：

其中，F_L＝[F₁?F₂…F_N]^T為各個智能撓性作動器輸出的實際驅動力向量；

F_fp＝[F_fpx?F_fpy?F_fpz]^T為施加于載荷質心的三個方向的控制力；

u_fp＝[u_fpx?u_fpy?u_fpz]^T為施加于載荷質心的三軸控制力矩；

J_p為主動指向超靜平臺對載荷質心的雅克比矩陣。

3.根據權利要求2所述的一種主動指向超靜平臺指令力分配陣重構方法，其特征在于：所述J_p為N×6的矩陣，具體為

e_i為第i個作動器底部安裝點到衛星載荷安裝點的單位向量，且其中，b_i為從作動器底部安裝面中心指向作動桿與作動器底部面交點的位置向量，p_i為從衛星載荷質心指向作動桿與衛星載荷安裝面交點的位置向量；x₀＝[0?0?h_op]^T為作動器底部安裝面中心到有效載荷質心的位置向量；N為作動器個數，×為向量叉乘符號，上標T為轉置符號；Jp前三列對應載荷平動x方向、y方向、z方向安裝向量陣；Jp后三列對應載荷滾動、俯仰、偏航方向安裝向量陣。

4.根據權利要求3所述的一種主動指向超靜平臺指令力分配陣重構方法，其特征在于：所述步驟(3)建立載荷姿態動力學模型的具體形式為

其中，I_p＝diag(I_px,I_py,I_pz)分別為載荷x軸、y軸、z軸的慣量在質心本體系下的表達，I_px為載荷x軸慣量，I_py為載荷y軸慣量，I_pz為載荷z軸慣量；ω_p＝diag(ω_px,ω_py,ω_pz)為載荷x軸、y軸、z軸的角速度；q_p為載荷姿態四元數；Ω(ω)為載荷姿態陣，m_p分別為載荷三軸質量陣；v_p為載荷三軸平動速度；R_p為載荷三軸平動位移；F_tp為載荷質心受到的三軸合力；u_tp為載荷質心受到的三軸合力矩。