[发明专利]一种编队卫星相对轨道与姿态解耦控制方法

权利要求书

1.一种编队卫星相对轨道与姿态解耦控制方法，其特征在于它的解耦控制过程为：

步骤一，分析N颗卫星组成的编队卫星的初始条件约束、终端条件约束，所述初始条件约束包括初始相对位置、速度、姿态以及姿态角速度，所述终端条件约束包括终端相对位置、速度以及姿态角速度；

步骤二，使编队卫星满足如下条件：

条件二一，在相邻时刻，编队卫星中每颗从星的推力矢量方向的变化角度与卫星姿态控制能力一致；

条件二二，在任意时刻，编队卫星中每颗从星的推力器在空间任意指向时，存在一组同时满足太阳规避约束和最优推力指向要求的姿态四元数；

条件二三，在t_k时刻，若存在一组姿态四元数满足条件二二，则在t_k+1时刻也存在一组四元数满足条件二二；

步骤三，根据编队卫星中每颗从星的推力矢量机动能力解耦约束条件和编队卫星中每颗从星的星敏感器光轴(1)矢量与推力矢量之间的夹角解耦约束条件，并结合初始条件约束和终端条件约束，针对相对轨道动力学模型，实现对编队卫星中每颗从星的推力矢量机动能力受约束的相对轨道控制，并针对姿态动力学模型，采用几何法实现对编队卫星中每颗从星的最优推力矢量姿态跟踪控制。

2.根据权利要求1所述的一种编队卫星相对轨道与姿态解耦控制方法，其特征在于步骤三中所述的编队卫星中每颗从星的推力矢量机动能力解耦约束条件为：

a^T(k)a(k-1)/(||a(k)||·||a(k-1)||)≥cos(γ·ω_maxΔt)，即所述从星在相邻两个时刻的推力矢量之间的夹角小于等于编队卫星中每颗从星姿态机动实现的最大角度，其中，a(k-1)和a(k)分别表示所述从星在k-1时刻和k时刻的推力加速度矢量，k为自然数，ω_max为从星实现的最大姿态角速度，Δt为控制采样时间，推力矢量机动约束权系数γ∈(0，1)。

3.根据权利要求1所述的一种编队卫星相对轨道与姿态解耦控制方法，其特征在于步骤三中所述的编队卫星中每颗从星的星敏感器光轴(1)矢量与推力矢量之间的夹角解耦约束条件为：所述从星的星敏感器光轴(1)矢量v_cam与推力矢量v_th之间的夹角β大于等于v_sun与v_cam之间的最小允许夹角α，且小于等于α的补角，所述v_sun表示太阳矢量。