一种编队构形控制策略自主诊断方法技术

本发明专利技术一种编队构形控制策略自主诊断方法，具体步骤包含：步骤1卫星在计算编队控制策略前，进行与策略相关的状态检查；步骤2卫星根据当前的编队构形参数，对控制策略Δv

An autonomous diagnosis method of formation control strategy

【技术实现步骤摘要】
一种编队构形控制策略自主诊断方法
本专利技术涉及卫星高精度编队/轨道控制
，具体涉及一种编队构形控制策略自主诊断方法。
技术介绍
随着编队卫星在轨应用范围的不断拓展，复杂应用对编队卫星控制精度以及自主化水平提出了更高的需求。特别是，高编队控制精度需要高控制频次来保证，以往依赖地面的操控方式越来越不适应新的发展，进一步激发编队自主化控制的迫切性。编队控制自主化的前提是控制指令的正确性，因此编队构形控制策略自主诊断是保证编队控制自主化正确性的必要要素。现有的编队控制研究成果往往关注测量敏感器的数据有效性诊断以及控制策略设计，缺乏对自主编队策略诊断的全流程设计。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种编队构形控制策略自主诊断方法，能够根据编队控制的特点从控制策略到控制指令的全流程诊断，保障自主进行编队控制正确有效实施。本专利技术通过以下技术方案实现：一种编队构形控制策略自主诊断方法，包括如下步骤：步骤1卫星在计算编队控制策略前，进行与策略相关的状态检查；步骤2卫星根据当前的编队构形参数，对控制策略Δvi进行正确性自主诊断；若诊断通过，则进入下一步；否则，置告警标志；步骤3控制速度增量序列Δvi诊断通过后，根据当前星上时间、推力器实际推力以及卫星质量，将Δvi转化为控制指令序列(Tpi，Lti)，并进行控制指令正确性自主诊断；若诊断通过，则执行指令；否则，置告警标志。所述步骤1中进行与策略相关的状态检查的具体过程为：检查测量敏感器、星上计算机、编队推力器均工作正常，且相对及绝对导航均达到稳定状态后，生成控制速度增量序列Δvi；其中Δvi表示控制速度增量序列中，第i次需要提供的速度增量。所述步骤2中所述编队构形参数包括相对偏心率矢量的模值p以及辅星相对主星的轨道半长轴偏差均值Δa。所述步骤2中所述诊断条件为：(条件1)且(条件2)且(条件3)时，表示诊断通过；具体条件如下：条件1：∑|Δvi|<a条件2：|∑Δvi|<b或|∑Δvi|>c条件3：(Δv1×Δv2...×Δvi)<0其中，Σ|Δvi|表示本次编队控制所有速度增量的模值累加和；|ΣΔvi|表示本次编队控制所有速度增量的累加和的模值；阈值常数a，b，c分别计算过程如下：a＝0.12·p，b＝0.0017·Δa，c＝0.0011·Δac。所述步骤3中所述诊断条件为：(条件4)且(条件5)，表示诊断通过；具体条件如下：条件4：∑Lti<d条件5：Tp1<Tp2…<Tpi其中，Tpi表示控制序列中第i次控制的起始时刻；Lti表示控制序列中第i次控制的控制时长，即控制持续时间段；∑Lti表示本次编队控制序列所有喷气时长的累加和；d表示阈值常数。所述阈值常数d计算方法为：F为理论推力，η为阈值系数。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对编队构形控制问题的特点，给出了能够自主执行编队控制的条件，并且从编队控制的控制速度增量序列和控制指令序列两个层次上，实现了对编队控制策略的自主诊断，通过诊断后的策略，能够保证控制过程正常，不会发生影响两星安全的错误控制情况。1、过程明确，工程可实现性强：结合编队任务工况，提出量化的控制策略与控制指令诊断条件，具备良好的工程可实现性。2、方法简单，星上自主实现：本方法流程简单，过程明确，能够星上自主实现编队控制从策略到指令的全流程自主诊断。附图说明图1编队构形控制策略自主诊断方法流程图。图2编队卫星控制实施示意图。具体实施方式如图1、2所示，针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种编队构形控制策略自主诊断方法，能够根据编队控制的特点从控制策略到控制指令的全流程诊断，保障自主进行编队控制正确有效实施。以下结合附图，对本专利技术做进一步详细阐述。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：步骤1卫星在计算编队控制策略前，进行与策略相关的状态检查：检查测量敏感器、星上计算机、编队推力器均工作正常，且相对/绝对导航均达到稳定状态后，生成控制速度增量序列Δvi。其中Δvi表示控制速度增量序列中，第i次需要提供的速度增量；步骤2卫星根据当前的编队构形参数(相对偏心率矢量的模值p，辅星相对主星的轨道半长轴偏差均值Δa)和本星半长轴调整量Δac。对控制策略Δvi进行正确性自主诊断，诊断条件为：(条件1)AND(条件2)AND(条件3)；若诊断通过，则进入下一步；否则，置告警标志；条件1：∑|Δvi|<a条件2：|∑Δvi|<b或|∑Δvi|>c条件3：(Δv1×Δv2...×Δvi)<0(1)其中，Σ|Δvi|表示本次编队控制所有速度增量的模值累加和；|ΣΔvi|表示本次编队控制所有速度增量的累加和的模值；阈值常数a，b，c分别计算过程如下：a＝0.12·p，b＝0.0017·Δa，c＝0.0011·Δac。说明：Δvi表示控制速度增量序列中，第i次需要提供的速度增量。一般1组编队控制可能会由1次到5次喷气组成。条件1对于所有编队控制任务(例如编队初始化、编队保持以及编队重构等)都适用，主要是弧段损失影响以及编队构形大小等约束条件均衡考虑决定。条件2由具体编队任务确定，例如针对编队初始化或者重构任务中调整星间相位的控制选择|∑Δvi|>c条件；针对编队保持任务选择|∑Δvi|<b条件。条件3主要针对编队保持任务，由于其任务特点，1组控制多次喷气的方向应该是不一样的。步骤3控制速度增量序列Δvi诊断通过后，卫星根据当前星上时间、推力器实际推力以及卫星质量，将Δvi转化为控制指令序列(Tpi，Lti)，并进行控制指令正确性自主诊断，诊断条件为：(条件4)AND(条件5)；若诊断通过，则执行指令；否则，置告警标志。条件4：∑Lti<d条件5：Tp1<Tp2…<Tpi(2)其中，Tpi表示控制序列中第i次控制的起始时刻；Lti表示控制序列中第i次控制的控制时长，即控制持续时间段；∑Lti表示本次编队控制序列所有喷气时长的累加和；d表示阈值常数，计算方法为：F为理论推力，η为阈值系数，正常取值为2。说明：条件4本质上与条件1是等价的。考虑控制策略转化到控制指令涉及星上自主当前推力器推进和卫星质量的计算，因此有必要引入条件4对星上自主当前推力器推进和卫星质量的计算结果进行间接诊断。条件5表示控制指令应在时序上是升序排列。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种编队构形控制策略自主诊断方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1卫星在计算编队控制策略前，进行与策略相关的状态检查；/n步骤2卫星根据当前的编队构形参数，对控制策略Δv

【技术特征摘要】
1.一种编队构形控制策略自主诊断方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1卫星在计算编队控制策略前，进行与策略相关的状态检查；
步骤2卫星根据当前的编队构形参数，对控制策略Δvi进行正确性自主诊断；若诊断通过，则进入下一步；否则，置告警标志；
步骤3控制速度增量序列Δvi诊断通过后，根据当前星上时间、推力器实际推力以及卫星质量，将Δvi转化为控制指令序列(Tpi，Lti)，并进行控制指令正确性自主诊断；若诊断通过，则执行指令；否则，置告警标志。


2.根据权利要求1所述的一种编队构形控制策略自主诊断方法，其特征在于：所述步骤1中进行与策略相关的状态检查的具体过程为：检查测量敏感器、星上计算机、编队推力器均工作正常，且相对及绝对导航均达到稳定状态后，生成控制速度增量序列Δvi；其中Δvi表示控制速度增量序列中，第i次需要提供的速度增量。


3.根据权利要求1所述的一种编队构形控制策略自主诊断方法，其特征在于：所述步骤2中所述编队构形参数包括相对偏心率矢量的模值p以及辅星相对主星的轨道半长轴偏差均值Δa。


4.根据权利要求3所述的一种编队构形控制策略自主诊断方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜耀珂，完备，王文妍，王嘉轶，龚腾上，陈桦，刘美师，崔佳，何煜斌，王禹，岳杨，贾艳胜，
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