[發明專利]基于改進自適應偽譜法的撓性遙感衛星姿態機動規劃方法

在審

• 申請號: 202310447394.4
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116414143A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 范國偉;高宇;劉泉志;肖陽;呂雪瑩;張樂;張劉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

1.基于改進自適應偽譜法的撓性遙感衛星姿態機動規劃方法，其特征是：該方法由以下步驟實現：

步驟一、建立連續最優控制問題模型，將各類約束轉化為最優控制問題，并在滿足多約束的前提下，使得優化性能指標最小；

步驟二、將所述最優控制問題離散化，轉化為非線性規劃問題進行求解，利用改進自適應Radau偽譜法法進行配點；具體配點過程為：

步驟二一、采用誤差評估準則進行判定：

采用高斯分布選擇采樣點，判斷誤差判定準則ε^k是否大于微分代數方程的誤差門限ε；若是，采用基于改進hp自適應偽譜法重新細化網絡，執行步驟二二；并設定誤差判定準則作為采樣點在動態約束方程中的殘差ε^k，否則執行步驟二五；

步驟二二、采用網格分類細化準則進行判定：

判斷狀態曲率標準ρ^k是否大于比例因子ρ_max；若是，細化區間提高精度，執行步驟二三；若否，增加配點數提高精度；執行步驟二三；

步驟二三、獲得新的網格點和配點；

步驟二四、將步驟二三獲得的新的網格點和配點代入步驟二中，進行新的求解；

步驟二五、完成解的迭代，以當前數值解作為最終輸出。

2.根據權利要求1所述的基于改進自適應偽譜法的撓性遙感衛星姿態機動規劃方法，其特征在于：步驟二中，采用自適應Radau偽譜法求解最優控制問題，具體為：利用偽譜法將狀態量和控制量離散，獲得狀態量和控制量的數值解；將非線性最優控制問題轉化為非線性規劃問題，通過非線性規劃求解器進行求解。

3.根據權利要求1所述的基于改進自適應偽譜法的撓性遙感衛星姿態機動規劃方法，其特征在于：步驟二二中，設定所述狀態曲率標準ρ^k為各采樣點處曲率最大值與標準差比值的四分之一；用下式表示為：

式中，為第k個區間各采樣點的曲率最大值，N_k-1為采樣點數，為第l個狀態在第i個采樣點處的曲率，為各采樣點處曲率的平均值。

4.根據權利要求1所述的基于改進自適應偽譜法的撓性遙感衛星姿態機動規劃方法，其特征在于：步驟二二中，采用增加區間內配點數的方式提高求解精度，用下式表示為：

設定和為更新前后每個子區間內的配點數，由下式求得：

式中，C₁為任意整數常量，控制每一段內配點數的增長數，ceil()為向上取整函數。

5.根據權利要求1所述的基于改進自適應偽譜法的撓性遙感衛星姿態機動規劃方法，其特征在于：步驟二二中，采用細化區間的方式來提高求解精度；分段數seg用下式表示為：

式中，C₂為任意的整數常數，用于控制子區間段的分段數；新增分段點位置為ρ^k中元素的局部最大值所對應的采樣點處。