一种姿态机动自适应轨迹规划方法技术

技术编号:14223588 阅读:286 留言:0更新日期:2016-12-19 19:27
一种姿态机动自适应轨迹规划方法,依次计算机动欧拉角、机动欧拉轴和欧拉轴方向转动惯量,确定加减速最大时间和加减速最小时间,根据欧拉角及执行机构能力进行自主路径规划。本发明专利技术通过地面上注的姿态机动角度指令,计算相应的机动欧拉角和欧拉轴,计算沿欧拉轴方向的转动惯量,根据执行机构的最大力矩和最大角动量能力确定对应的最大角加速度和最大角速度,通过对加减速段设计了一阶三角函数过渡过程,使控制力矩的频率与挠性附件的基频隔离,确定允许的加减速最大时间和加减速最小时间范围,从而有效的抑制挠性附件的振动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种姿态机动自适应轨迹规划方法
技术介绍
随着卫星功能增强,星上携带的挠性附件面积尺寸越来越大,带来的影响是附件的挠性基频变得更低,耦合作用变大。随着卫星对平台姿态机动能力需求提高,星上配置大力矩的执行结构,如控制力矩陀螺群。这种大力矩执行机构输出力矩大,在姿态机动过程中容易激起挠性附件的振动,使得快速稳定时间变长。
技术实现思路
本专利技术提供一种姿态机动自适应轨迹规划方法。能够自主进行任意角度机动的轨迹规划,能够自主调节加减速时间和最大角加速度,并在加减速过程中设计了平滑的过度过程,能够对挠性附件的挠性振动进行有效的抑制,可以大幅缩短姿态稳定时间,简单可靠,运算量小,工程易于实现。为了达到上述目的,本专利技术提供一种姿态机动自适应轨迹规划方法,包含以下步骤:步骤S1、计算姿态机动需要转过的欧拉角;步骤S2、计算姿态机动欧拉轴;步骤S3、计算欧拉轴方向转动惯量;步骤S4、确定加减速最大时间和加减速最小时间;步骤S5、根据欧拉角及执行机构能力进行自主路径规划。所述的步骤S1中,计算机动欧拉角包含:φEuler=2arccos(qa_new2a_old(4))其中,qa_old2a_new表示机动前的对地坐标系到目标对地坐标系的姿态四元数。所述的步骤S2中,计算机动欧拉轴包含: L → = l x l y l z T = q a _ n e w 2 a _ o l d ( 1 ) / s i n ( φ E u l e r / 2 ) q a _ n e w 2 a _ o l d ( 2 ) 本文档来自技高网...
一种姿态机动自适应轨迹规划方法

【技术保护点】
一种姿态机动自适应轨迹规划方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤S1、计算姿态机动需要转过的欧拉角;步骤S2、计算姿态机动欧拉轴;步骤S3、计算欧拉轴方向转动惯量;步骤S4、确定加减速最大时间和加减速最小时间;步骤S5、根据欧拉角及执行机构能力进行自主路径规划。

【技术特征摘要】
1.一种姿态机动自适应轨迹规划方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤S1、计算姿态机动需要转过的欧拉角;步骤S2、计算姿态机动欧拉轴;步骤S3、计算欧拉轴方向转动惯量;步骤S4、确定加减速最大时间和加减速最小时间;步骤S5、根据欧拉角及执行机构能力进行自主路径规划。2.如权利要求1所述的姿态机动自适应轨迹规划方法,其特征在于,所述的步骤S1中,计算机动欧拉角包含:φEuler=2arccos(qa_new2a_old(4))其中,qa_old2a_new表示机动前的对地坐标系到目标对地坐标系的姿态四元数。3.如权利要求2所述的姿态机动自适应轨迹规划方法,其特征在于,所述的步骤S2中,计算机动欧拉轴包含: L → = l x l y l z T = q a _ n e w 2 a _ o l d ( 1 ) / sin ( φ E u l e r / 2 ) q a _ n e w 2 a _ o l d ( 2 ) / sin ( φ E u l e r / 2 ) q a _ n e w 2 a _ o l d ( 3 ) / sin ( φ E u l e r / 2 ) T . ]]>4.如权利要求3所述的姿态机动自适应轨迹规划方法,其特征在于,所述的步骤S3中,沿欧拉轴方向的转动惯量为: J L = l x 2 I x x + l y 2 I y y + l z 2 I z z - 2 l x l y I x y - 2 l x l z I x z - 2 l y l z I y z ]]>其中,Ixx,Iyy,Izz,Ixy,Ixz,Iyz是对地坐标系下的惯量参数,形式为: I = I x x - I x y - I x z - I x y I y y - I y z - I x z - I y z I z z . ]]>5.如权利要求4所述的姿态机动自适应轨迹规划方法,其特征在于,所述的步骤4中,将加减速最大时间τc1设置为对应执行机构在机动过程中加速到最大角动量对应的时间;将加减速最小时间τc2定义为:其中,f1为挠性附件的基频。6.如权利要求5所述的姿态机动自适应轨迹规划方法,其特征在于,所述的步骤5中,设置两个边界角度: φ c 1 = 2 T c m a x ( 1 + Δ I ) J L τ c 1 2 ]]> φ c 2 = 2 T c m a x ( 1 + Δ I ) J L τ c 2 2 ]]>其中,Tcmax为执行机构的最大输出力矩;ΔI表示允许的转动惯量拉偏阈值;当φEuler>φc1时,系统有匀速运动,此时的路径参数为:最大角加速度: a m a x = T c m a x ( 1 + Δ I ) J L ]]>加减速时间:τ=τc1匀速段运动时间: t y = φ E u l e r - φ c 1 a m a x τ ]]>角加速度路径: a r = a m a x 2 ( 1 - c o s ( π τ t ) ) , t ∈ ( 0 , 2 τ ) 0 , t ∈ ( 2 τ , 2 τ + t y ) - a max 2 ( 1 - c o s ( π τ ( t - t y - 2 τ ) ) ) , t ∈ ( t y + 2 τ , t y + 4 τ ) ]]>角速度路径: ω r = a m a x 2 t - ...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟超陆智俊吴敬玉王新李小斌
申请(专利权)人:上海航天控制技术研究所
类型:发明
国别省市:上海;31

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