一種二維矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法
【專利摘要】一種矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法，針對特定的矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，根據(jù)D-H連桿坐標(biāo)系方法描述機(jī)構(gòu)的運(yùn)動關(guān)系，推導(dǎo)出矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的精確模型，然后根據(jù)精確模型，將矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作空間劃分為幾個區(qū)域，對每個區(qū)域使用平面對曲面進(jìn)行近似并獲得斜率矩陣。該控制方法以矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角α和轉(zhuǎn)角β的當(dāng)前值和目標(biāo)值之差為輸入，根據(jù)斜率矩陣進(jìn)行路徑規(guī)劃，可以將矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制到目標(biāo)范圍。本發(fā)明解決了在保證控制精度的同時減少星載計算機(jī)的計算時間的問題，同時解決了針對參數(shù)差異不大的不同矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，同樣的轉(zhuǎn)角控制方法都能夠保證控制精度的問題。
【專利說明】一種二維矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法，適用于利用矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電推進(jìn)推力方向控制的衛(wèi)星控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]離子電推進(jìn)系統(tǒng)具有比沖高的優(yōu)點(diǎn)，使用離子電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行位置保持有利于節(jié)約燃料消耗，提高衛(wèi)星壽命。當(dāng)離子電推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生推力時，為了避免產(chǎn)生姿態(tài)力矩擾動，要求推力指向衛(wèi)星質(zhì)心。矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行二維方向(衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的X向和Z向)推力矢量的指向調(diào)節(jié)，從而降低推力對姿態(tài)的影響。
[0003]對于該矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制方法，目前常用的控制方法是根據(jù)轉(zhuǎn)角α和β的目標(biāo)角度直接利用三角函數(shù)計算得到滑塊位置dl和d2進(jìn)而完成目標(biāo)角度的調(diào)節(jié)。該控制方法比較復(fù)雜，主要使用了三角函數(shù)計算，由于星載計算機(jī)計算能力有限，三角函數(shù)計算將占用大量機(jī)時，嚴(yán)重影響了矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作。同時，該控制方法對模型參數(shù)非常敏感，只能應(yīng)用于特定的矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所以目前迫切需要一種簡化的、魯棒性強(qiáng)的矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種二維矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法，解決了目前常用的矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制方法耗費(fèi)大量機(jī)時和內(nèi)存的問題，同時解決了轉(zhuǎn)角控制方法的魯棒性問題，即針對不同矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，同樣的轉(zhuǎn)角控制方法都能夠保證控制精度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種二維矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法，包括步驟如下:
[0007]( I)矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制參數(shù)計算；
[0008](2)矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角控制；
[0009]所述矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制參數(shù)計算步驟如下:
[0010](a)根據(jù)矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)和運(yùn)動關(guān)系，推導(dǎo)出矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角(α，β )和矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的電機(jī)滑塊位置(屯，d2)之間對應(yīng)的二維非線性映射關(guān)系，即Cl1和d2是關(guān)于坐標(biāo)(α，β)的兩個曲面；
[0011](b)根據(jù)轉(zhuǎn)角控制精度、計算機(jī)的存儲空間和計算能力，將矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作空間(α，β)劃分為若干個區(qū)域；
[0012](c)對步驟(b)中得到每個區(qū)域進(jìn)行平面擬合，即將步驟(a)所得的關(guān)于坐標(biāo)(α, β)的兩個曲面函數(shù)Cl1U，β)和(12~，β)近似成平面，得到擬合平面的斜率矩陣
【權(quán)利要求】
1.一種二維矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角控制方法，其特征在于步驟如下: (O矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制參數(shù)計算； (2)矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角控制； 所述矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制參數(shù)計算步驟如下: (a)根據(jù)矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)和運(yùn)動關(guān)系，推導(dǎo)出矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角(α，β)和矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的電機(jī)滑塊位置(屯，d2)之間對應(yīng)的二維非線性映射關(guān)系，即Cl1和d2是關(guān)于坐標(biāo)(α，β)的兩個曲面； (b)根據(jù)轉(zhuǎn)角控制精度、計算機(jī)的存儲空間和計算能力，將矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作空間(α, β)劃分為若干個區(qū)域； (c)對步驟(b)中得到每個區(qū)域進(jìn)行平面擬合，即將步驟(a)所得的關(guān)于坐標(biāo)(α, β)的兩個曲面函數(shù)Cl1U，β)和(12~，β)近似成平面，得到擬合平面的斜率矩陣


【文檔編號】G05D3/12GK103970149SQ201410151653
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】林佳偉, 李曉輝, 楊揚(yáng), 呂楠, 高益軍, 國鋒, 王健蓉, 郭建新 申請人:北京控制工程研究所