基於輸入成型的組合體變構型指令設計方法

2023-05-30 04:08:21 3

專利名稱：基於輸入成型的組合體變構型指令設計方法
技術領域：
本發明涉及一種組合體變構型指令設計方法，具體涉及一種基於輸入成型的組合 體變構型指令設計方法。屬於大型撓性複雜太空飛行器姿態控制領域，適用於空間站等含有多 個艙段的組合體進行變構型時的轉位指令設計，也適用於太空飛行器上部件轉位時的指令設 計。
背景技術：
空間站組裝過程中有可能要求將實驗艙從核心艙的一個對接口轉移到另外一個 對接口，一種可能的組合體構型變化為從「一」字型變為「L」型。艙段轉移時待轉移的實驗 艙一般處於停控狀態，組合體姿態採用核心艙的控制力矩陀螺(CMG)或噴氣發動機進行控 制。文獻1 「馬豔紅，張軍，郭廷榮.空間站組裝時的姿態指令優化[J].載人航天， 2010,1 :17-20」公開了一種組合體變構型時的姿態指令優化方法，具體為在組合體轉位 過程中，設計核心艙的姿態指令，調節核心艙的姿態角，使環境攝動力矩與轉位運動產生的 攝動力矩在一定程度上相抵消，降低了控制力矩陀螺(CMG)在組合體轉位過程中飽和的次數。文獻2 「於哲峰，楊智春.掃描鏡運動對三軸穩定衛星姿態影響研究[J].西北工 業大學學報，2003，1(21) :87-90」公開了一種太空飛行器上轉動部件(掃描鏡)的運動形式。掃 描鏡在「東-西」方向的一次掃描運動可以描述為加速啟動，達到額定掃描速度後，進行勻 速掃描，掃描完成後，減速停止。在掃描鏡轉動過程中，對太空飛行器主體進行三軸穩定控制。文獻3 「葉東.柔性衛星大角度快速機動穩定控制算法研究[D].哈爾濱工業大 學，2009」公開了一種基於輸入成型的太空飛行器大角度機動過程中的撓性振動控制方法。具體 是將輸入成型技術作為前饋控制，與閉環反饋控制系統相結合，實現柔性衛星大角度機動 的穩定控制，並且有效的減小機動過程中的撓性振動。其中衛星的機動指令為階躍信號。文獻1中通過核心艙的姿態變化使變構型運動具有良好性能的方法不能保持核 心艙對地三軸穩定，並且核心艙的轉動會激起核心艙上帆板的劇烈振動。另外，文獻1是從 避免力矩陀螺飽和的角度研究組合體變構型運動的，沒有對變構型過程中的撓性振動進行 主動控制。文獻2研究的是轉位運動對太空飛行器剛性主體三軸姿態的影響，並沒有進一步探討 轉位運動對太空飛行器上的撓性附件的影響，更沒有給出對轉位運動中引起的撓性振動的主動 抑制方法。文獻3中給出了一種應用於太空飛行器大角度姿態機動中的撓性振動主動抑制方法， 而沒有研究該方法在組合體變構型中的應用。在太空飛行器大角度機動中，太空飛行器構型不變化， 主體姿態發生大角度變化；在太空飛行器組合體變構型中，太空飛行器的構型發生變化，而主體保持
三軸穩定。

發明內容
為了克服現有的方法對太空飛行器組合體構型變化過程中的撓性振動抑制差的不足， 本發明提供一種基於輸入成型的組合體變構型指令設計方法，該方法根據變構型組合體的 閉環系統模型，設計輸入成型器，對艙段轉位指令進行調製，使組合體按照調製後的指令進 行變構型時，撓性振動得到有效抑制，可以提高大型複雜太空飛行器完成在軌組裝等任務的性 倉泛。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種基於輸入成型的組合體變構型 指令設計方法，其特點是包括以下步驟步驟一、設計加速階段輸入成型器，建立初始構型時組合體閉環系統線性化狀態 方程，當組合體處於變構型前的構型時，線性化的閉環系統狀態方程為
權利要求
1. ー種基於輸入成型的組合體變構型指令設計方法，其特徵在於包括以下步驟步驟一、設計加速階段輸入成型器，建立初始構型時組合體閉環系統線性化狀態方程， 當組合體處於變構型前的構型時，線性化的閉環系統狀態方程為 其
全文摘要
本發明公開了一種基於輸入成型的組合體變構型指令設計方法，用於解決現有的太空飛行器組合體構型變化過程中的撓性振動抑制差的技術問題。技術方案是根據變構型組合體的閉環系統模型，設計輸入成型器，對艙段轉位指令進行調製，使組合體按照調製後的指令進行變構型時，撓性振動得到有效抑制，提高了大型複雜太空飛行器完成在軌組裝等任務的性能。在原指令中加入了輸入成型調製，組合體按照調製後的指令進行轉位時，撓性附件的振動幅值較原指令時減小20％以上，同時提高了轉位過程中核心艙姿態的穩定性。
文檔編號G05D1/08GK102662403SQ201210075379
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者劉瑩瑩, 周軍, 姚雨晗 申請人:西北工業大學