【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种绳系卫星摆动控制方法，特别是控制绳系卫星面内角的方法。属于航天动力学与控制领域。
技术介绍
1、绳系卫星一般由双星和星间绳系组成。以极轻的重量成本实现千米级超大尺寸空间结构，可用于对地遥感、无工质变轨等领域。
2、绳系卫星在重力梯度作用下，稳态相对位置处于沿重力场竖直向下状态。在外部干扰力作用下，以及分离和回收过程的科氏力作用下，绳系卫星会偏离稳态位置发生摆动，因此需要将其控制在目标范围内。摆动分为在轨道面内和轨道面外两部分，其中面内摆动与收放绳的运动会发生强耦合，导致摆动幅值过大，因此研究的重点是对面内角进行控制。
3、哑铃模型是研究绳系卫星摆动动力学的最常用动力学模型，以该模型为基础，现有的控制方法可分为开环控制、推力器控制、张力控制、速率控制等。
4、开环控制直接令绳长、绳速按一定的曲线进行释放，而不摆动情况进行反馈控制。该方法主要应用于放绳过程中，适用场景单一，且精度不高。
5、推力器控制是利用星上的推力器工作，直接推进双星抵达理想相对姿态。该方法算法简单直接，但需配置星载推进系统，并消耗推进剂。因此所需成本较高，特别是对小卫星，极大提高了硬件复杂度。
6、基于绳系张力的控制方法是以绳系张力或者速率为控制参数，实现对摆动角等状态参数的控制。但存在如下缺点：
7、(1)、空间绳系张力微弱，对测量精度要求高。在空间微重力环境下，绳系张力较为微弱。绳长1km、卫星100kg的条件下，张力仅0.1至0.2n量级。
8、(2)、由
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，实现绳系卫星面内角高鲁棒性系统控制。
2、本专利技术解决技术的方案是：一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，该方法包括如下步骤：
3、绳系卫星系统以收放绳速度为控制变量，控制绳系卫星面内角；
4、所述收放绳速度包括两部分：第一部分为理论绳速第二部分为绳速反馈量u，所述绳速反馈量u的符号与实时采集的绳系卫星面内角速度的符号相反，用于消除外部扰动力以及采用理论绳速开环收放绳时引起的摆动。
5、根据收放绳速度计算系绳张力t，判断系绳张力t是否为负值，如果为负值，则将缩减绳速反馈量，重新执行本步骤，直到系绳张力t为非负值。
6、优选地，缩减绳速反馈量的方法为将绳速反馈量缩减为当前绳速反馈量u的一半。
7、优选地，所述系绳张力t通过如下公式计算得到:
8、
9、其中，为绳系卫星系统等效质量，为放绳加速度，l为绳长，ω为绳系卫星系统轨道角速度，θ为绳系卫星面内角。
10、优选地，所述绳系卫星系统等效质量为：
11、
12、其中，m1、m2分别为绳系卫星系统中两颗的质量。
13、优选地，所述绳速反馈量u为：
14、
15、其中是符号函数，u0为预设控制参数，为正值。
16、优选地，预设控制参数u0的取值范围为[0,umax],umax对应系绳张力取最大值tmax时，收放绳速度初始值为0，运行一个轨道周期后，得到的最大收放绳速度。
17、优选地，当绳系卫星系统处于匀速放绳过程中时，理论绳速为
18、
19、其中，υ0为绳系卫星系统中两颗卫星的相对分离速度。
20、优选地，当绳系卫星系统处于稳态场景，理想绳长保持不变时，理论绳速为0。
21、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
22、(1)、本专利技术由于采用低频慢周期变化的面内角角速度为测量参数，因而，对系统响应速度、测量误差容忍度高，也规避了绳系弹性振动的影响，实现了高鲁棒性系统控制。
23、(2)、本专利技术以绳速为控制量，更符合绳系收放机构的硬件特性，具有更高的工程应用可行性。
24、(3)、本专利技术设计了基于面内角摆动方向的控制率，算法简单，适用多种场景和工况。
25、(4)、本专利技术以摆动角速度为测量变量，以绳速为控制量，实现对面内角摆动进行控制，设计的控制率仅要求摆动方向(即角速度的符号)测量正确，对其它参数的测量精度要求不高。
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1.一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，缩减绳速反馈量的方法为将绳速反馈量缩减为当前绳速反馈量u的一半。
4.根据权利要求2所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，所述系绳张力T通过如下公式计算得到:
5.根据权利要求4所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，所述绳系卫星系统等效质量为：
6.根据权利要求1所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，所述绳速反馈量u为：
7.根据权利要求6所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，预设控制参数u0的取值范围为[0,umax],umax对应系绳张力取最大值Tmax时，收放绳速度初始值为0，运行一个轨道周期后，得到的最大收放绳速度。
8.根据权利要求6所述的一种基于摆动方向的
9.根据权利要求1所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，当绳系卫星系统处于稳态场景，理想绳长保持不变时，理论绳速为0。
...【技术特征摘要】
1.一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，缩减绳速反馈量的方法为将绳速反馈量缩减为当前绳速反馈量u的一半。
4.根据权利要求2所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，所述系绳张力t通过如下公式计算得到:
5.根据权利要求4所述的一种基于摆动方向的绳系卫星面内角控制方法，其特征在于，所述绳系卫星系统等效质量为：
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭高峰，张晓峰，姜洋，陈曦，阳焱，刘希刚，高洪涛，范立佳，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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