一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法，包括：选择混合执行机构CMG+RW的构型和操纵律；确定CMG最大框架角速度和RW最大角加速度；根据航天器姿态机动任务要求，获取控制力矩要求，并得到最大控制力矩；判断最大控制力矩情况，并匹配CMG转子角动量和RW转动惯量；根据匹配得到的单个CMG转子角动量大小和单个RW的转动惯量选择混合执行机构。本发明专利技术首次采用根据具体的设计要求对混合执行机构进行构型配置优化，保证混合执行机构能无误差地输出控制力矩，并尽可能减小该混合执行机构的质量、体积和能量能耗，从而有利于航天器的小型化和轻量化，并有利于增加星上有效载荷。

A configuration optimization method of hybrid actuators based on the control law of Tu cooperative game

【技术实现步骤摘要】
一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法
本专利技术涉及卫星姿态控制技术，尤其涉及一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法。
技术介绍
航天器姿态机动的敏捷性需要姿态控制执行机构保障，即需要执行机构高精度输出大力矩，由控制力矩陀螺(ControlMomentGyro,CMG)和反作用飞轮(ReactionWheel,RW)组合成的混合执行机构CMG+RW能够满足该要求，并且性能远远优于由其他执行机构组合而成的混合执行机构。不同任务需要的控制力矩不同，则配置的混合执行机构CMG+RW的大小也不同；混合执行机构CMG+RW的配置不足，则无法满足设计要求，使得输出力矩误差较大；混合执行机构CMG+RW的配置过大，尽管能满足设计要求，但其占星上的质量和体积也较大，且能耗随之增加，造成星上资源浪费，不利于增加有效载荷。因此，需要对混合执行机构CMG+RW进行配置优化，使得混合执行机构CMG+RW在能满足设计要求的同时，质量和体积尽可能小。针对混合执行机构CMG+RW，大部分的优化针对于其操纵律层面上的设计，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)选择混合执行机构CMG+RW的构型和操纵律；/n(2)确定可选CMG的最大框架角速度

【技术特征摘要】
1.一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择混合执行机构CMG+RW的构型和操纵律；
(2)确定可选CMG的最大框架角速度和可选RW的最大角加速度
(3)根据航天器姿态机动任务要求，获取控制力矩要求，并得到最大控制力矩；
(4)假如ux,max＞＞uy,max并且ux,max＞＞uz,max，或，uy,max＞＞ux,max并且uy,max＞＞uz,max，或，uz,max＞＞ux,max并且uz,max＞＞uy,max，为单通道大力矩情况，进入步骤(5)；假如ux,max≈uy,max＞＞uz,max，或uy,max≈uz,max＞＞ux,max，或ux,max≈uz,max＞＞uy,max，为双通道大力矩输出情况，进入步骤(6)；假如ux,max≈uz,max≈uy,max，为三通道大力矩输出情况，进入步骤(7)；
(5)根据单通道大力矩输出情况匹配CMG转子角动量和RW转动惯量；
(6)根据双通道大力矩输出情况匹配CMG转子角动量和RW转动惯量；
(7)根据三通道大力矩输出情况匹配CMG转子角动量和RW转动惯量；
(8)根据匹配得到的单个CMG转子角动量大小h0，和单个RW的转动惯量JRW选择混合执行机构。


2.根据权利要求1所述的一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法，其特征在于，步骤(1)中混合执行机构CMG+RW的构型包括M个控制力矩陀螺CMG和N个反作用飞轮RW，并选择TU合作博弈操纵律作为混合执行机构操纵律。


3.根据权利要求1所述的一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法，其特征在于，步骤(3)中控制力矩要求，包括x、y和z通道的最大控制力矩ux,max、uy,max和uz,max，并取最大力矩值为：umax＝max(ux,max,uy,max,uz,max)。


4.根据权利要求1所述的一种基于TU合作博弈操纵律的混合执行机构构型配置优化方法，其特征在于，步骤(5)中单通道大力矩情况根据下式匹配混合执行机构，单个CMG转子角动量大小h0，和单个RW的转动惯量JRW应满足：



umax,CMG＝umax,RW＝umax；
其中，Sa为系统奇异度量函数，|Sa|min为Sa绝对值的最小值，umax,CMG和umax,RW分别为基于CMG的输出性能和基于RW的输出性能，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴云华，郑墨泓，何梦婕，陈志明，华冰，朱翼，许心怡，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32