基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法。包括主动绕飞控制和悬停消旋控制，飞行器利用智能爪捕获失稳目标后，对目标绕飞并维持系绳恒定张力，判断单次绕飞角度是否满足大于等于θ0，满足则切换至悬停消旋控制，否则维持主动绕飞控制；绕飞到位后对目标悬停并通过系绳对目标消旋，判断连续控制切换时间阈值Tx内，目标横向角速度ωT是否满足小于等于角速度消旋阈值ωdown，满足则切换至主动绕飞控制，否则维持悬停消旋控制；同时判断连续消旋结束时间阈值Tj内目标角速度ωt是否满足小于等于ωdown，满足则分步消旋控制结束，否则维持原控制状态。本发明专利技术解决了飞行器沿自旋轴方向捕获失稳目标后，利用单系绳连接点对失稳目标的消旋控制难题。

A stepwise raceme control method based on single tether connection points for space instability

The invention discloses a stepwise raceme control method based on the single tether connection point to the space destabilization target. Including active control fly around and hover despun control, aircraft using intelligent claw capture instability target, target of flying around and maintain constant tether tension, judge a single flying around angle meets is greater than or equal to theta 0, switching to meet hover despun control, or maintain active flying control; flying around in place on the target and through the tether to hover racemization, judge continuous control switch time threshold Tx, target transverse angular velocity T meets the angular velocity is less than or equal to the threshold of racemic Omega down, meet the switch to the active control of flying around, otherwise keep hovering despun control; determine the continuous time threshold Tj in the end goal of racemic t meets the angular velocity Omega is equal to or less than down at the same time, step by step to meet the despun control over, or to maintain the original state of control. The invention solves the problem of raceming control of the unstable target using the mono - tether connection point after capturing the unstable target in the direction of the spin axis.

【技术实现步骤摘要】
基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法
本专利技术涉及基于系绳连接的柔性组合体控制
，尤其是涉及一种基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法。
技术介绍
空间中存在大量由于发生故障或离轨失败导致废弃的卫星，占用了宝贵的轨道资源，增加了与其他卫星碰撞风险，威胁正常在轨卫星的安全运行，因此对其进行有效地移除操作，对空间环境的可持续发展具有重要意义。废弃卫星的姿态一般具有绕其最大惯量轴高速自旋且伴随章动的特点。采用智能爪对废弃卫星捕获后，其与飞行器之间仅有系绳连接，对其进行拖曳移除时首先需对其进行消旋以提高拖曳移除的安全性，即使高速旋转目标变为稳定或低速旋转目标。由于废弃卫星本身不具备控制能力，且与飞行器之间仅有系绳连接，故仅能由飞行器通过系绳张力控制对目标姿态消旋。消旋控制原理是产生与飞行器自旋角速度方向相反的控制力矩。由于系绳只能产生拉力，故仅能产生垂直系绳方向力矩，不能产生沿系绳方向力矩。采用智能爪捕获失稳的废弃卫星后，利用系绳只能消除目标垂直系绳方向的角速度，不能消除目标沿系绳方向的角速度。目前智能爪一般采用沿自旋轴方向捕获失稳目标并形成可靠系绳连接，此时目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法，其特征在于，包括：步骤1，飞行器利用智能爪捕获目标，并形成系绳连接，在目标与飞行器上各有一个系绳连接点；步骤2，主动绕飞控制飞行器对失稳目标主动绕飞以改变系绳张力作用方向，同时通过系绳张力控制机构保持系绳恒定张力；同时判断飞行器单次绕飞角度是否满足大于等于单次绕飞角度阈值θ0，若满足则由主动绕飞控制自主切换至悬停消旋控制，若不满足则维持主动绕飞控制；同时判断目标角速度ωt是否满足连续消旋结束时间阈值Tj内都小于等于角速度消旋阈值ωdown，若满足则分步消旋控制结束，若不满足则维持主动绕飞控制；步骤3，悬停消旋控制绕飞到位后飞行器对目标保持悬...

【技术特征摘要】
1.一种基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法，其特征在于，包括：步骤1，飞行器利用智能爪捕获目标，并形成系绳连接，在目标与飞行器上各有一个系绳连接点；步骤2，主动绕飞控制飞行器对失稳目标主动绕飞以改变系绳张力作用方向，同时通过系绳张力控制机构保持系绳恒定张力；同时判断飞行器单次绕飞角度是否满足大于等于单次绕飞角度阈值θ0，若满足则由主动绕飞控制自主切换至悬停消旋控制，若不满足则维持主动绕飞控制；同时判断目标角速度ωt是否满足连续消旋结束时间阈值Tj内都小于等于角速度消旋阈值ωdown，若满足则分步消旋控制结束，若不满足则维持主动绕飞控制；步骤3，悬停消旋控制绕飞到位后飞行器对目标保持悬停指向，并通过系绳张力控制机构输出消旋所需系绳张力，实现对目标的消旋；同时判断目标横向角速度ωT是否满足连续控制切换时间阈值Tx内都小于等于角速度消旋阈值ωdown，若满足则由悬停消旋控制自主切换至主动绕飞控制，若不满足则维持悬停消旋控制；同时判断目标角速度ωt是否满足连续消旋结束时间阈值Tj内都小于等于角速度消旋阈值ωdown，若满足则分步消旋控制结束，若不满足则维持悬停消旋控制。2.如权利要求1所述的一种基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法，其特征在于，所述单次绕飞角度阈值θ0根据飞行器防缠绕安全角度设定；所述消旋结束时间阈值Tj根据消旋后目标角速度ωt稳定要求设定；所述角速度消旋阈值ωdown根据目标角速度测量精度设定；所述控制切换时间阈值Tx根据横向角速度ωT稳定要求设定。3.如权利要求1所述的一种基于单系绳连接点对空间失稳目标的分步消旋控制方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2.1，规划飞行器绕飞轨迹在绕飞参考系内设计绕飞轨迹lr＝[0r0cosθrr0sinθr]T，其中r0为绕飞半径，θr为绕飞轨迹lr参变量，并采用“匀加速——匀速——匀减速”的规律；将lr投影到目标轨道系内为其中Rtro为目标轨道系到绕飞参考系的坐标转换矩阵；用αro表示绕飞平面法向与目标轨道平面的夹角，βro表示绕飞平面法向在目标轨道平面投影与轨道迹向的夹角，则Rtro＝Rz(αro)Ry(-βro)，其中Ry和Rz分别表示绕y和z轴旋转的主轴旋转矩阵；步骤2.2，解算飞行器绕飞期望姿态绕飞参考系相对目标轨道系的角速度为绕飞参考系到期望姿态系的坐标转换矩阵为期望姿态系相对绕飞参考系的角速度飞行器期望姿态系相对轨道系的姿态矩阵Rsdo和角速...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆展，郑鹏飞，宋斌，葛卫平，肖余之，靳永强，刘鲁江，康志宇，闫海江，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31