[發明專利]一種基于雙超平臺的兩艙連續機動路徑規劃優化方法

在審

• 申請號: 202210086759.0
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114527653A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 徐凱;張健;邊志強;沈毅力;施晨康;呂旺;孫凱鵬;王田野
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種基于雙超平臺的兩艙連續機動路徑規劃優化方法，包括如下步驟：步驟1：根據載荷艙的連續機動角度的要求，設計載荷艙機動路徑；步驟2：根據平臺艙的機動角度的要求和控制力矩陀螺的工作特點，設計平臺艙機動路徑；步驟3：根據載荷艙與平臺艙間的夾角變化，對平臺艙機動路徑進行優化設計。本發明解決了雙超平臺衛星解鎖狀態下，載荷艙以磁浮作動器為執行機構、平臺艙以控制力矩陀螺為執行機構，整星進行連續推掃成像時，載荷艙和平臺艙協同步進的路徑規劃問題。

技術領域

本發明涉及雙超衛星兩艙協同控制技術領域，具體地，涉及一種基于雙超平臺的兩艙連續機動路徑規劃優化方法。

背景技術

雙超衛星平臺通過非接觸式磁浮作動器將兩艙隔離，為滿足整星在軌機動成像需求，需在兩艙解鎖狀態下，對載荷艙和平臺艙的機動路徑進行規劃。衛星在軌完成條帶拼接的任務，該任務特點：在衛星機動小角度后需立即穩定，然后再進行下一次機動并穩定，如此重復。

申請號為CN108646775.的專利公開一種三超平臺敏捷機動與快速穩定控制方法，適用于極高分辨率對地觀測、空天動目標敏捷跟蹤等具有載荷敏捷機動與快速穩定需求的領域。所設計的“三超”平臺包括星體一級姿態控制以及主動指向超靜平臺二級控制。在大角度快速機動過程中，星體一級進行主動姿態控制，實現6(°/s)敏捷機動，主動指向超靜平臺進行被動隔振控制。當星體一級姿態機動到位且載荷姿態誤差在主動指向超靜平臺控制范圍內時，采用多項式規劃方法對機動到位后的載荷偏差姿態Δθp進行平滑過渡，并進行主動指向超靜平臺二級控制實現載荷快速穩定。仿真結果表明，載荷快速穩定時間優于2.5s，而星體平臺穩定時間為6s。本發明是針對大角度工作任務提出的路徑規劃，路徑規劃任務與雙超衛星平臺需求不同。

申請號為CN107807657.的專利公開一種基于路徑規劃的撓性航天器姿態自適應控制方法，首先基于SMPPa姿態機動路徑規劃方法，對航天器的期望角度進行柔化操作；然后基于特征模型思想的撓性航天器數學模型，利用梯度下降法進行參數在線辨識，確定三軸模型特征參數；接著根據確定的撓性航天器數學模型及其特征參數，確定控制力矩，根據控制力矩控制撓性航天器姿態，最后重復上述步驟，直至角度達到航天器期望角度。本發明抑制了撓性附件振動對控制性能的影響，提高了姿態控制的穩態精度和動態特性，適用于具有三軸耦合非線性特點的撓性航天器。本發明針對撓性附件振動對控制性能的影響，提出了一種自適應控制方法，不涉及路徑規劃的具體方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙超平臺的兩艙連續機動路徑規劃優化方法。

根據本發明提供的一種基于雙超平臺的兩艙連續機動路徑規劃優化方法，包括如下步驟：

步驟1：根據載荷艙的連續機動角度的要求，設計載荷艙機動路徑；

步驟2：根據平臺艙的機動角度的要求和控制力矩陀螺的工作特點，設計平臺艙機動路徑；

步驟3：根據載荷艙與平臺艙間的夾角變化，對平臺艙機動路徑進行優化設計。

優選的，基于載荷艙的連續推掃成像任務，載荷艙圍繞整星單軸做姿態機動，所述載荷艙的連續機動角度的總和設計為連續的多個機動角度單元之和。

優選的，根據載荷艙的機動特點，對載荷艙不同所述機動角度單元分別進行加速路程路徑規劃、減速路程路徑規劃及穩定路程路徑規劃。

優選的，平臺艙的機動初始運動角速度與載荷艙的初始運動角速度相同。

優選的，在平臺艙機動到設定角速度時，平臺艙進行勻速運動，此時所述控制力矩陀螺的輸出力矩為零。

優選的，根據載荷艙與平臺艙間的夾角變化的最小為目標，以載荷艙運動為基準，對平臺艙機動路徑進行優化設計。

優選的，所述步驟1包括如下步驟：