一种组合航天器的姿态跟踪控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种组合航天器姿态控制方法和装置，根据将组合航天器的姿态控制转化为服务航天器的姿态控制，得到服务航天器姿态模型；根据所述服务航天器姿态模型和服务航天器姿态误差四元数，得到二阶服务航天器姿态跟踪控制模型；根据所述二阶服务航天器姿态跟踪控制模型和服务航天器受到的复合干扰，利用直接参数化方法设计用于实现组合航天器姿态跟踪控制的控制器，其中，所述控制器包含基于干扰观测器的补偿控制器和状态反馈控制器。采用本发明专利技术的技术方案，能够在组合航天器参数未知及存在外界干扰的情况下实现组合航天器的姿态跟踪控制。跟踪控制。跟踪控制。

【技术实现步骤摘要】
一种组合航天器的姿态跟踪控制方法和装置


[0001]本专利技术属于航天器控制领域，尤其设计一种组合航天器姿态跟踪控制方法和装置。

技术介绍

[0002]随着空间技术的飞速发展，人类在空间的探索活动越来越频繁，航天器在轨服务技术应运而生。在轨服务是一类以对在轨航天器进行在轨维修、更换损坏配件、添加燃料、太空垃圾清除为目的的空间服务技术。通过利用服务航天器对目标航天器进行操作，包括添加燃料，姿态控制以及配件更换等等这些操作延长航天器的使用寿命对减轻太空轨道负担，减轻航天器的消耗，节约人力物力有着极大的经济意义。空间在轨服务技术已经展现出极大的应用前景，受到了广泛的关注，越来越成为各个航天大国关注的焦点问题，受到了相关研究人员的重视。
[0003]服务航天器捕获待服务的目标航天器后形成组合航天器。由于目标航天器是非合作目标，即目标航天器具有液体晃动、柔性结构振动、惯性特性、质量分布和执行器输出等服务航天器未知的不确定性，因此组合航天器中存在许多不确定性，如质心位置未知、惯性矩阵未知、转矩输入未知、外部转矩干扰未知等。在航天器参数未知及存在外界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合航天器姿态跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：根据将组合航天器的姿态控制转化为服务航天器的姿态控制，得到服务航天器姿态模型；根据所述服务航天器姿态模型和服务航天器姿态误差四元数，得到二阶服务航天器姿态跟踪控制模型；根据所述二阶服务航天器姿态跟踪控制模型和服务航天器受到的复合干扰，利用直接参数化方法设计用于实现组合航天器姿态跟踪控制的控制器，其中，所述控制器包含基于干扰观测器的补偿控制器和状态反馈控制器。2.如权利要求1所述的组合航天器姿态跟踪控制方法，其特征在于，服务航天器的姿态模型为：其中，J0为服务航天器围绕其自身惯性轴的转动惯量矩阵，且J0＝diag[J
x J
y J
z
]，J
x
，J
y
，J
z
为惯性矩阵J0在本体坐标系x，y，z轴的转动惯量，w
s
为服务航天器姿态角速度，u
s
为服务航天器输出的控制力矩，d为作用在服务航天器上的复合干扰，q
s
＝[q
s0 q
sv
]
T
，q
s
为航天器相对于地心惯性坐标系的姿态四元数，q
s0
为服务航天器相对于地心惯性坐标系的姿态四元数的标量部分，q
sv
＝[q
s1 q
s2 q
s3
]
T
，q
s1
，q
s2
，q
s3
为服务航天器相对于地心惯性坐标系的姿态四元数的矢量部分，矩阵为向量q
sv
＝[q
s1 q
s2 q
s3
]
T
的反对称矩阵，I3为单位矩阵。3.如权利要求2所述的组合航天器姿态跟踪控制方法，其特征在于，二阶服务航天器姿态跟踪控制模型为：其中，I3为3
×
3的单位矩阵，03为3
×
3的零矩阵，3的零矩阵，t为当前时刻，θ为当前时刻的欧拉角，e＝
[e
1 e
2 e3]
T
＝[q
e1 q
e2 q
e3
]
T
，[q
e0 q
e1 q
e2 q
e3
]为服务航天器相对于地心惯性坐标系的姿态误差四元数，q
e0
为服务航天器相对于地心惯性坐标系的姿态误差四元数的标量部分，q
e1
，q
e2
，q
e3
为服务航天器相对于地心惯性坐标系的姿态误差四元数的矢量部分，C
s
(e)为从期望姿态下的服务航天器本体坐标系到当前姿态下的服务航天器本体坐标系的转换矩阵，w
r
为期望角速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玲，王尚尚，刁立龙，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
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