一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法技术

技术编号:45078863 阅读:26 留言:0更新日期:2025-04-25 18:19
本发明专利技术公开了一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,包括采用对偶四元数描述建立了相对运动学和动力学模型,利用相对位姿对偶四元数构建了观测视线约束和避碰安全约束,基于两种约束设计了人工势函数,并进一步设计了临近机动跟踪控制律,所提的临近机动跟踪控制方法可以使服务航天器在始终满足观测和安全约束下抵近目标航天器,并最终保持对其稳定跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天器对目标进行跟踪观测,具体为一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法


技术介绍

1、航天器临近机动通常被定义为在轨运行航天器飞行接近另一个在轨物体的操作,临近机动是实施在轨服务任务至关重要的前提,如监视、捕获、加注、设施维护、碎片清除等操作,都需要基于主动受控的临近机动构建合适的相对运动状态。航天器临近机动控制是保障接近过程安全、高效、精确的关键核心技术,在理论研究和工程设计中均引起了关注和重视。在机动跟踪过程中,航天器具有姿态转动和质心平动的强耦合特性,特别是在相隔距离近、目标体积较大的情况下,需要高效地进行相对位置和姿态的同时控制和调整,才能保证航天器安全,并满足任务约束,临近机动不仅仅是在目标附近飞行,通常还要执行某些特定任务,如观测、对接和加注等,安装在追踪航天器上的执行器也会对位姿产生特定的约束要求。

2、通常情况下,解决临近机动中的转动和平动耦合控制问题需要从相对运动建模开始考虑,然后是控制律设计。转动和平动耦合来源于航天器所受力/力矩与位置/姿态紧密相关,导致了质心平动和姿态运动相互影响。目前,航天任务实本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述航天器临近机动跟踪控制方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述对偶四元数表示的服务航天器相对于目标航天器的6自由度运动学方程为:

3.根据权利要求1所述的一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述对偶四元数表示的服务航天器相对于目标航天器的6自由度动力学方程为:

4.根据权利要求1所述的一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述利用相对位姿对偶四元数构建观测视线约束的设计中,相机轴线...

【技术特征摘要】

1.一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述航天器临近机动跟踪控制方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述对偶四元数表示的服务航天器相对于目标航天器的6自由度运动学方程为:

3.根据权利要求1所述的一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述对偶四元数表示的服务航天器相对于目标航天器的6自由度动力学方程为:

4.根据权利要求1所述的一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在于:所述利用相对位姿对偶四元数构建观测视线约束的设计中,相机轴线与服务航天器体坐标系os-xsyszs的oszs轴重合,圆锥包络的顶点n即为镜头表面和轴线的相交点,用坐标(0,0,zn)t表示n点的位置坐标,相机的观测包络为无限高的圆锥,其半视场角用θ表示;

5.根据权利要求1所述的一种观测和避碰约束的航天器临近机动跟踪控制方法,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:范丽郑明月徐韵
申请(专利权)人:浙江大学湖州研究院
类型:发明
国别省市:

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