專利名稱：兩級固定推力空間交會控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空間交會控制方法，特別是涉及一種兩級固定推力空間交會控制方法。
背景技術(shù)：
文獻“有限推力交會的最省燃料軌跡(顧大可，段廣仁，張卯瑞.宇航學報，2010， 31(1) :75-81)”公開了一種有限常值推力實現(xiàn)交會的控制方法。該方法應(yīng)用三角變換技術(shù)將推力約束轉(zhuǎn)化為沒有約束的虛擬控制，將控制量進行參數(shù)化描述并表示為分段常值函數(shù)，進而將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題。這種方法考慮了發(fā)動機最大推力約束，優(yōu)化的發(fā)動機推力在最大推力范圍內(nèi)取多個不同常值，且隨交會條件改變發(fā)生變化，計算量大，需要離線尋優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的常值推力實現(xiàn)交會控制方法在交會過程中發(fā)動機頻繁開關(guān)機的不足，本發(fā)明提供一種兩級固定推力空間交會控制方法，該方法應(yīng)用滾動預(yù)測原理建立了優(yōu)化指標函數(shù)、交會預(yù)測狀態(tài)及交會推力控制量之間的對應(yīng)關(guān)系，通過指標函數(shù)值比較計算即可確定發(fā)動機最優(yōu)交會推力，可以解決發(fā)動機最小開關(guān)機時間設(shè)定條件下二次函數(shù)優(yōu)化指標兩級固定推力交會控制設(shè)計問題，能夠大大降低交會過程中發(fā)動機開關(guān)機次數(shù)，工程實現(xiàn)容易。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種兩級固定推力空間交會控制方法，其特點是包括以下步驟步驟一在相對坐標系下建立航天器交會運動的離散化模型X (k+1) = F (X (k)) +G (U (k)) + Δ (k) (I)狀態(tài)向量X和控制向量U為X = [X1 X2 X3 X4 X5 Χ6]τ，U = [ux uy uz]τ其中，X1= X、X2 = y、X3 = ζ、Ζ4 =文"5 =少=么，而 x、y 和 ζ 為追蹤航天器相對于目標航天器的相對位置、少和i為追蹤航天器相對于目標航天器的相對速度； ux、uy和Uz分別為追蹤航天器在坐標系三個軸的加速度控制量，控制量幅值離散域為Au = {-uhigh，-UlOT，0，UlOT，UhigJ，其中Uhigh > O為發(fā)動機的最大推力對應(yīng)的最大加速度控制量，U1ot > O為發(fā)動機的小推力對應(yīng)的小加速度控制量,且Uhigh > Ulow > O ； Δ (k)表示由干擾力或者其他誤差引起的擾動加速度。發(fā)動機最小工作時間間隔為Tmin。不考慮干擾Λ (k)作用，初始時刻h，設(shè)對離散系統(tǒng)即為k時亥lj。根據(jù)式(I)，k時刻交會狀態(tài)X (k)并考慮控制量的不變性按照式(2)遞推計算k+N時刻交會狀態(tài)估計值X(k +1) = F(X(k)) + G(U(k))X(k + 2) = F(X(k +1)) + G(U(k)) (2)
權(quán)利要求
1.一種兩級固定推力空間交會控制方法，其特征在于包括以下步驟步驟一在相對坐標系下建立航天器交會運動的離散化模型X (k+1) = F (X (k)) +G (U (k)) + Δ (k) (I)狀態(tài)向量X和控制向量U為 X = [X1 X2 X3 X4 X5 X6It^ U = [ux uy uj τ其中,X1 = x、X2 = y、X3 = z>^4 =文= y =么，而x、y和z為追蹤航天器相對于目標航天器的相對位置、少和i為追蹤航天器相對于目標航天器的相對速度；ux、uy和\分別為追蹤航天器在坐標系三個軸的加速度控制量，控制量幅值離散域為Au = {-uhigh, -ulow, 0，ulOT，UhigJ，其中Uhigh > O為發(fā)動機的最大推力對應(yīng)的最大加速度控制量，ulOT > O為發(fā)動機的小推力對應(yīng)的小加速度控制量，且Uhigh > Ulow > O ； Δ (k)表示由干擾力或者其他誤差引起的擾動加速度；發(fā)動機最小工作時間間隔為Tmin ；不考慮干擾Λ (k)作用，初始時刻h，設(shè)對離散系統(tǒng)即為k時刻；根據(jù)式⑴，k時刻交會狀態(tài)X(k)并考慮控制量的不變性按照式(2)遞推計算k+N時刻交會狀態(tài)估計值
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩級固定推力空間交會控制方法，用于解決現(xiàn)有的常值推力實現(xiàn)交會控制方法在交會過程中發(fā)動機頻繁開關(guān)機的技術(shù)問題。技術(shù)方案是對兩級固定推力發(fā)動機交會控制問題通過引入發(fā)動機最小開關(guān)機時間Tmin約束，采用滾動預(yù)測原理設(shè)計二次優(yōu)化函數(shù)指標下最優(yōu)交會推力。由于考慮了發(fā)動機最小開關(guān)機工作時間約束，避免了發(fā)動機頻繁開關(guān)機問題并降低了發(fā)動機設(shè)計難度；該優(yōu)化設(shè)計方法對設(shè)計模型誤差、測量誤差和交會推力誤差的魯棒性好。
文檔編號B64G1/40GK102582849SQ20121007106
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月17日
發(fā)明者侯明善, 唐成師, 張松, 沈昱恒, 葛志遠 申請人:西北工業(yè)大學