[发明专利]一种趋向目标框架角的控制力矩陀螺群操纵律实现方法

权利要求书

1.一种趋向目标框架角的控制力矩陀螺群操纵律实现方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1，根据控制力矩陀螺群当前框架角位置，计算力矩矩阵C、奇异量度D和投影矩阵R；

步骤S2，根据姿态控制算法给出的指令力矩T_c和步骤S1中得到的参数，计算框架转速指令中对应的力矩产生运动和指令力矩T_c对应的饱和奇异框架角状态δ^sj(j＝1)，并在此基础上计算指令力矩T_c对应的剩下的2^n-1个奇异框架角状态δ^sj(j＝2，...，2ⁿ)；

步骤S3，计算2ⁿ个奇异框架角状态的评价指标t_j并排序，获得评价指标t_j取得最小正值时对应的奇异框架角状态δ^sk；

步骤S4，判断当前所处姿态机动阶段，针对不同阶段设定相应的机动目标框架角和零运动大小上限值；

步骤S5，根据约束条件确定不同阶段零运动大小的约束系数，综合比较获得最终零运动大小，并与力矩产生运动合并，输出控制力矩陀螺群框架转速指令。

2.根据权利要求1所述的趋向目标框架角的控制力矩陀螺群操纵律实现方法，其特征在于：在步骤S2中，所述力矩产生运动与位置参数力矩矩阵C和指令力矩T_c之间的关系为：

${\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}}_T=C^T{\left({\mathrm{CC}}^T\right)}^{-1}{T}_c.$

3.根据权利要求1所述的趋向目标框架角的控制力矩陀螺群操纵律实现方法，其特征在于：在步骤S3中，通过排序选择当前最优先需要回避的奇异框架角状态，评价指标排序采用如下方式：

$t_j=\frac{\left|\right|{\mathrm{\Δ\δ}}_j\left|\right|}{\stackrel{\·}{\mathrm{\δ}}(t-\mathrm{\Δ}t)\·\<{\mathrm{\Δ\δ}}_j\>}$

式中：

＜Δδ_j＞为向量Δδ_i的单位向量；

||Δδ_j||为向量Δδ_j的模长；

Δδ_j＝δ^sj-δ，δ为当前框架角位置向量；

为上一控制周期的框架角速度向量；

通过排序得到使评价指标取tj最小正值的奇异框架角状态，记录其下标j＝k，将δ^sk作为当前首先需要回避的奇异框架角状态。