【技术实现步骤摘要】
一种航天器高精度控制的设计方法
本专利技术属于航天器交会控制领域，涉及一种航天器高精度控制设计方法。
技术介绍
随着我国政治、经济、科技等的快速发展，我国综合国力不断增强，航天事业也取得了一个又一个进步。从2000年开始，我国的航天事业进入了一个快速发展的重要阶段，我国的航天事业已经走在了世界的前列。目前航天器信息预测方法通常基于传统以李雅普诺夫稳定性理论所构建，进而讨论被控对象在无穷时间条件下的渐进稳定性情况。然而，若航天器在连续时间域内每一特定时刻的指向任务要求，即使其在有限时间后最终进入稳态，但在由初始时刻开始的稳定调节时间段内依然有可能由于所受扰动和不确定特性的影响，造成系统失真，降低系统运动平顺性，严重影响控制性能。
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，提出一种航天器高精度控制设计方法，实现在任意时刻内，轨道控制精度均能满足预先的设计要求。。本专利技术解决技术的方案是：一种航天器高精度控制设计方法，包括如下步骤：步骤一、根据牛顿运动理论建立目标航天器的非线性相对运动模型；步骤二、考虑系统的不确定特性，通过线性化得到动态特性方程；步骤三、将动态特性方程分解，获得x,y,z三个方向的动态特性；步骤四、根据z方向的动态特性，设计z方向的一阶特性的虚拟控制信号步骤五、基于z方向的一阶特性的虚拟控制信号设计z方向的二阶真实控制信号uz(t)；步骤六、重复步骤四至步骤五，依次设计y方向的二阶真实控制信号...
【技术保护点】
1.一种航天器高精度控制设计方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一、根据牛顿运动理论建立目标航天器的非线性相对运动模型；/n步骤二、考虑系统的不确定特性，通过线性化得到动态特性方程；/n步骤三、将动态特性方程分解，获得x,y,z三个方向的动态特性；/n步骤四、根据z方向的动态特性，设计z方向的一阶特性的虚拟控制信号
【技术特征摘要】
1.一种航天器高精度控制设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、根据牛顿运动理论建立目标航天器的非线性相对运动模型；
步骤二、考虑系统的不确定特性，通过线性化得到动态特性方程；
步骤三、将动态特性方程分解，获得x,y,z三个方向的动态特性；
步骤四、根据z方向的动态特性，设计z方向的一阶特性的虚拟控制信号
步骤五、基于z方向的一阶特性的虚拟控制信号设计z方向的二阶真实控制信号uz(t)；
步骤六、重复步骤四至步骤五，依次设计y方向的二阶真实控制信号uy(t)和x方向的二阶真实控制信号ux(t)；完成针对航天器相对轨道特性的高精度控制率设计。
2.根据权利要求1所述的一种航天器高精度控制设计方法，其特征在于：所述步骤一中，建立非线性相对运动模型的具体方法为：
目标航天器运行在圆形轨道上，建立目标航天器旋转坐标系oxyz；其中，原点o位于目标航天器的质心；x方向为从原点o指向地心方向；y方向为目标航天器轨道的切线方向；z方向由右手定则确定；
目标航天器旋转坐标系oxyz以地球质心o′为圆心，在预设轨道半径R，预设轨道角速度n条件下进行旋转；
目标航天器的非线性相对运动模型为：
式中，μ为地球引力常量；
为对*一次求导；
为对*二次求导；
af＝[ux,uy,uz]T，ux,uy,uz为目标航天器沿三个方向的推力加速度。
3.根据权利要求2所述的一种航天器高精度控制设计方法，其特征在于：所述步骤二中，动态特性方程为：
Y＝CX
式中，X为动态特性方程状态；
Y为动态特性方程输出；
*3×3为3×3的矩阵；
I3×3为3×3的单位矩阵；
n为轨道角速度；
p为不确定性系数；
B＝[03×3,I3×3]T；
C＝[I3×3,03×3]。
4.根据权利要求3所述的一种航天器高精度控制设计方法，其特征在于：所述步骤三中，获得x,y,z三个方向的动态特性的方法为：
定义x1为x、x2为y1为y、y2为z1为z、z2为
则x方向的动态特性为：
式中，ux为目标航天器沿x方向的推力加速度；
则y方向的动态特性为：
式中，uy为目标航天器沿y方向的推力加速度；
则z方向的动态特性为：
式中，uz为目标航天器沿z方向的推力加速度。
5.根据权利要求4所述的一种航天器高精度控制设计方法，其特征在于：所述步骤四中，一阶特性的虚拟控制信号的设计方法为：
令z方向的给定信号为rz，且给定信号rz关于时间连续可微；令z2的合理规划为则误差ez2(t)的计算方法为：
进一步得到：...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄元，刘磊，严晗，郝仁剑，魏春岭，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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