一种适用于质心横移空间飞行器的姿态控制方法技术

本发明专利技术提出一种适用于质心横移空间飞行器的姿态控制方法，该方法采用四元数描述发动机喷管指向相对于空间飞行器本体的旋转，并基于制导方向及该旋转四元数确定出满足制导要求情况下空间飞行器的期望姿态；引入描述空间飞行器姿态偏差的拟欧拉角，并在基于拟欧拉角的姿态运动模型的基础上构建变结构姿态控制律；将空间飞行器姿态控制到其期望姿态上即可保证变轨推力方向沿制导。本发明专利技术解决了采用推力矢量和姿控发动机，对质心发生横移的空间飞行器实施姿态控制的控制律设计问题，所采用的姿态描述回避了欧拉角姿态描述所固有的奇异性，其三个分量具有较明显的物理意义；基于该姿态描述的姿态控制律形式简单，且控制效果良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间飞行器的姿态控制的
，尤其适用于在轨运行期间存在明显质心横移的空间飞行器的姿态控制。
技术介绍
运载火箭运送载荷入轨过程中所飞过的弧段较短，不存在真正意义上的大角度姿态变化，因此采用基于欧拉角的姿态反馈控制律即可满足其姿态控制要求。但是空间飞行器在轨运行期间的姿态变化范围较大，采用欧拉角描述的姿态动方程无法回避奇异问题；姿态四元数虽然回避了奇异现象，但其无法直观反映姿态的变化情况。若空间飞行器所携带的多颗载荷为并联布局且需逐颗释放，则载荷的释放必将引起飞行器质心的明显横移及其转动惯量的明显改变。在推进变轨过程中，变轨推力将因质心横移而影响飞行器姿态，而在姿态控制控制过程中，飞行器转动惯量的改变也将加重三通道间的耦合:这是多颗载荷串联布局或虽是并联布局但却对称释放的传统运载工具所没有遇到过的问题。本专利技术针对此类问题，提出一种适用于质心发生了横移的空间飞行器的姿态控制方法:在质心横移飞行器变轨之前，驱动其摇摆发动机矢量喷管旋转，使得相应推力线通过飞行器质心以消除变轨推力对空间飞行器姿态的干扰；采用四元数描述指令制导方向和矢量喷管相对于空间飞行器体坐标系的旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于质心横移空间飞行器的姿态控制方法，其特征在于，该方法通过如下步骤实现：步骤一、旋转变轨发动机摇摆喷管，使得变轨推力线通过空间飞行器系统质心，首先，确定出喷管所需旋转的旋转角θ10和θ20，采用通过公式(2)为：SH＝?(IY×r)×IY公式中r为质心平移坐标系坐标原点S指向飞行器质心的矢径，θ10为矢径r与平面XSZ的夹角，θ20为矢径r在平面XSZ上的投影与SX轴的夹角；θ10和θ20确定之后驱动变轨发动机摇摆喷管，按次序绕相应旋转轴分别旋转θ10和θ20，保证发动机的推力线通过飞行器质心；步骤二、确定摇摆喷管相对空间飞行器旋转所对应的合成旋转四元数Q。采用如下公式(4)确定旋转合...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏喜旺，刘汉兵，杜涵，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：