[发明专利]一种调整推力器方向指向组合体航天器质心的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种调整推力器方向指向组合体航天器质心的方法，特别涉及一种在轨服务中组合体航天器的推力器控制方法，其中还包括组合体航天器的质量特性辨识方法，属于航天器的姿态控制领域。

技术背景

在空间航天器的在轨服务过程中，姿轨一体化控制是航天器在轨运行过程中，同时考虑航天器的轨道与姿态机动任务，通过共用一套执行机构配置来实现轨道盒姿态同时控制的一门控制技术，实行姿轨一体化控制可最大程度地利用执行机构的激动能力，省去了部分硬件资源，同时还可提高燃料的利用效率。

在航天器的交会对接的任务中，组合后航天器的质心将会发生相应的变化，此时组合体航天器的推力器喷气方向随着质心的变化将不再指向整个系统的质心，此时应用推力器无论作为姿态控制的执行机构还是轨道控制的推进动力，推力器的使用效率将降低，而且也将使系统的控制精度降低。因此，为实现高精度的轨道、姿态控制，需要准确已知被控对象的质量特性（包括质量、质心位置、转动惯量等），对推力器进行布局调整将有利于空间航天器的后续控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决在轨服务任务中随着交会对接后组合体航天器的质心发生改变从而导致推力器的喷气方向不再指向质心的问题，本发明公开的一种调整推力器方向指向组合体航天器质心的方法，既能辨识组合体质心而且能够调整推力器的方向使其指向组合体的质心，调整后的推力器可用于组合体航天器的姿轨一体化控制。

本发明是通过下述技术解决方案实现的：

本发明的一种调整推力器方向指向组合体航天器质心的方法，具体实现步骤如下：步骤一：在线辨识出组合体航天器的质心位置，得出追踪航天器和组合体航天器的质心偏差。步骤二：根据质心偏差得出推力器的调节角度。步骤三：根据步骤二得出的推力器的调节角度调节推力器方向，使推力器喷嘴重新指向组合体航天器的质心。

步骤一所述的在线辨识追踪航天器和组合体航天器的质心偏差的方法如下：

步骤1：建立交会对接追踪航天器和目标航天器的相关坐标系，并对航天器交会对接方式作可行性定义，建立组合体航天器的动力学模型，两个航天器对接并刚性连接，采用牛顿-欧拉法建立组合航天器姿态动力学模型如公式（1）所示。

Jcombineω·+ω×Jcombineω=(R×D)Fk+τdisturance---(1)]]>

其中J_combine为组合体的转动惯量，ω为组合体航天器的角速度，R和D为推力器在追踪航天器体坐标系中的位置矩阵和方向矩阵，F_k为推力器推力大小，τ_disturance为干扰力矩。

步骤2：根据步骤1中得到的组合体航天器姿态动力学模型推导出质量特性辨识的最小二乘形式的方程，转动惯量和质心辨识的最小二乘形式分别如下：