一种适于帆板基频较高卫星的混合正弦机动路径引导方法，在合理分配机动时间和稳定时间的基础上，根据执行机构的力矩和角动量容量，设计先正后为零再为负再为零的角加速度曲线，取值为正和负的部分分别为半个周期的正弦曲线混合阶跃函数。由于角加速度即保留了正弦机动路径对挠性帆板激励较小的优势，同时又综合了阶跃函数时间最优的特点，协调了机动快速性和帆板激励平缓性之间，特别适合大角度、快速、帆板基频较高卫星为了增加成像幅宽、对突发事件地区实现即时观测、或立体成像快速机动时的路径规划，满足对帆板基频较高卫星快速、稳定机动性能的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天器姿态控制领域，涉及一种挠性卫星快速机动时的路径引导方法。
技术介绍
在卫星快速机动方面，为了增加成像幅宽、对突发事件地区实现即时观测、或者进行立体成像时，要求经常性的侧摆机动与俯仰机动。当卫星的机动角度大、稳定时间短、稳定度指标高时，机动过程激起的帆板挠性振动将成为制约机动性能的主要因素。对于帆板基频较低的卫星，正弦机动路径能够有效降低大角度机动对挠性附件的激励，获得较高稳定性。尽管正弦机动路径与时间最优的Bang-Bang路径相比，所需机动到位时间要长，但对于帆板基频较低的卫星，正弦机动路径在降低帆板振动方面取得的突出效益能够包容机动时间上的延缓。但是，对于基频较高同时要求机动到位时间较快的情况，完全采用正弦机动路径在帆板振动较小方面取得的效果与牺牲机动到位时间相比，对快速机动性能的贡献已经不明显了。因此需要针对基频较高同时要求机动到位时间较快的情况寻找新的解决方法。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种响应速度快、稳定性好的基于正弦混合阶跃曲线的卫星机动路径引导方法。本专利技术的技术解决方案是，步骤如下(1)根据卫星姿态机动并稳定的时间指标确定机动时间tmax ；(2)根据卫星上所配置的执行机构能力确定最大机动角加速度^iax ；(3)根据卫星上所配置的执行机构角动量容量和敏感器量程确定最大机动受限角速度ω·；(4)将卫星姿态机动的路径划分成时间为Lt1 t2]的加速率递增段、时间为的勻加速段、时间为加速率递减段、时间为的勻速滑行段、时间为 的减速率递增段、时间为的勻减速段、时间为的减速率递减段，其中、为卫星机动开始时间，权利要求1. ，其特征在于步骤如下(1)根据卫星姿态机动并稳定的时间指标确定机动时间tmax；(2)根据卫星上所配置的执行机构能力确定最大机动角加速度amax；(3)根据卫星上所配置的执行机构角动量容量和敏感器量程确定最大机动受限角速度ω ；max ‘(4)将卫星姿态机动的路径划分成时间为Lt1t2]的加速率递增段、时间为 的勻加速段、时间为加速率递减段、时间为的勻速滑行段、时间为的减速率递增段、时间为的勻减速段、时间为的减速率递减段，其中、为卫星机动开始时间，t3 ='t5 =2n(t -^W-J^L)t7 = t6+AT,Γ T为正弦函数的周期，T的初始值为Z7ZVmax α_ max;f _ 4- ι_____ΙΙΙαΛ_IIlaX‘8 - ‘ 7 + "Τ '^,4π-2ΔΤ为勻加速时间，ΔΤ的初始值为^L_I，At为滑行时间，At的初始值为 max πJi — 2_籠,4Kl6-π{.(^"2Kax (冗一 2)历max π~2 ^ ‘(5)根据正弦函数的周期Τ、最大机动角加速度为^iax以及卫星的勻加速时间ΔΤ、滑行时间At分别计算各段内卫星基于正弦混合阶跃函数的姿态角加速度a，以及对应的姿态角速度ω和姿态角θ，其中(51)加速率递增段，tcwsO-O), =α .τ (τ ( π 、、θ = ^— (t-tx)-—sm -{t-h)，其中θ d为机动角度；如果按照初始值计算得到的 2^ V 2π \T JJΔΤ < 0，则更新Γ = ^^ , ΔΤ = O, At =-}；如果按照初始值计算得 maxamax^、2π )到的Τ+2 Δ T < Tmin，则更新T = Tmin，更新最大角加速度为= ^ψ-，Δ T = 0，At = O, Tmin为所能容忍的最短机动时间；β T(52)勻加速段，a= ax，iy = ^^ + flmax(i—2)，2πθ = ^1^2 (f ~2) + amaxT(t _ ) + flmax ( )2 ,其中 T、ΔΤ、At 的取值同加速率递增 %π22π2段；(2π( Τλλ(53)加速率递减段，a= amaxsin — t-t3+~ ，Wv 4 JJOmavT (, (in ( τ\\= OmaxZir+ max l-cos — t-t·,+— ，max πT4Δη V V-iV ^JJJ全文摘要，在合理分配机动时间和稳定时间的基础上，根据执行机构的力矩和角动量容量，设计先正后为零再为负再为零的角加速度曲线，取值为正和负的部分分别为半个周期的正弦曲线混合阶跃函数。由于角加速度即保留了正弦机动路径对挠性帆板激励较小的优势，同时又综合了阶跃函数时间最优的特点，协调了机动快速性和帆板激励平缓性之间，特别适合大角度、快速、帆板基频较高卫星为了增加成像幅宽、对突发事件地区实现即时观测、或立体成像快速机动时的路径规划，满足对帆板基频较高卫星快速、稳定机动性能的要求。文档编号G01C21/24GK102519473SQ201110409470公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日专利技术者何英姿, 宗红, 谈树萍, 雷拥军, 魏春岭 申请人:北京控制工程研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谈树萍，何英姿，魏春岭，宗红，雷拥军，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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