The invention provides a method of controlling force / torque sharing of a Cluster spacecraft based on electromagnetic force. Aiming at the magnetic dipole assignment problem based on electromagnetic force, the objective function is established. The objective function is to minimize the total disturbance torque, and the calculation method of the disturbance torque of the geomagnetic field and the disturbance torque between the spacecraft is calculated. The constraint conditions are analyzed, including the constraint of the force between the spacecraft and the constraint of the magnetic moment, and the simulated annealing algorithm and the sequence two programming algorithm are combined to calculate the current in the axis of the two spacecraft to realize the sharing of the control force / torque.
【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁力的集群航天器控制力/力矩共享方法
本专利技术属于基于电磁力的集群航天器协同控制
,具体涉及一种基于电磁力的集群航天器控制力/力矩共享方法。
技术介绍
基于电磁力的集群航天器的控制力/力矩共享问题实际上就是磁偶极子的分配问题,是研究如何将控制力/力矩分配到每个航天器的每个轴上,以达到期望控制效果的问题,实质是在约束条件下从期望控制量到各航天器三个轴上线圈中电流的非线性映射过程。每个集群航天器在三个正交的轴上分别配备一个相同的电磁线圈,通过控制线圈中的电流,控制航天器的磁矩,进而控制两航天器之间的电磁力,最终实现电磁拖拽。磁偶极子的分配,本质上是一个电流优化分配问题,根据控制律所需的电磁力,通过选取目标函数,合理分配各航天器的控制电流。本专利技术首先建立了目标函数,目标函数为使总干扰力矩最小。其次,总干扰力矩包括地磁场干扰力矩和航天器之间的干扰力矩,通过计算地磁场,计算得到各项干扰力矩的计算方法。然后,分析约束条件,包括航天器间力的约束和磁矩大小的约束。最后,通过将模拟退火算法和序列二次规划算法相结合的方法优化计算两航天器中各轴线圈中的电流,实现控制力/力矩的共享。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷,本专利技术提供一种基于电磁力的集群航天器控制力/力矩共享方法,包括以下步骤:步骤1:建立目标函数;优化目标为干扰力矩最小,可以将力/力矩共享问题视为一个优化问题,目标函数为其中,argminf(x)—使得函数f(x)取得最小值的所有自变量x的集合;μ—使干扰力矩最小的两航天器磁矩的集合;Tie—地磁场对第i个航天器的干扰力矩;—地磁场对第j个航 ...
【技术保护点】
1.一种基于电磁力的集群航天器控制力/力矩共享方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:建立目标函数;优化目标为干扰力矩最小;步骤2:计算干扰力矩;干扰力矩包括地磁干扰力矩和集群航天器之间干扰力矩两部分;步骤3:分析约束条件;约束条件包括两个,一个是各航天器的磁矩大小固定,另一个是根据控制算法得到的两航天器间力的约束;步骤4:优化求解;选取模拟退火算法与序列二次规划算法相结合的优化算法。首先应用模拟退火算法初步求解单目标极小化问题,再将优化结果作为序列二次规划算法的初值进行优化,最终实现控制力/力矩的共享。
【技术特征摘要】
1.一种基于电磁力的集群航天器控制力/力矩共享方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:建立目标函数;优化目标为干扰力矩最小;步骤2:计算干扰力矩;干扰力矩包括地磁干扰力矩和集群航天器之间干扰力矩两部分;步骤3:分析约束条件;约束条件包括两个,一个是各航天器的磁矩大小固定,另一个是根据控制算法得到的两航天器间力的约束;步骤4:优化求解;选取模拟退火算法与序列二次规划算法相结合的优化算法。首先应用模拟退火算法初步求解单目标极小化问题,再将优化结果作为序列二次规划算法的初值进行优化,最终实现控制力/力矩的共享。2.根据权利要求1所述的基于电磁力的集群航天器力/力矩共享方法,其特征在于,步骤1中:优化目标为干扰力矩最小,可以将力/力矩共享问题视为一个优化问题,目标函数为其中,argminf(x)—使得函数f(x)取得最小值的所有自变量x的集合;μ—使干扰力矩最小的两航天器磁矩的集合;Tie—地磁场对...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡敏,杨茗棋,宋俊玲,帅玮祎,徐家辉,李强,郭光衍,杨雅君,
申请(专利权)人:中国人民解放军战略支援部队航天工程大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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