[发明专利]一种基于事件驱动的卫星姿态控制方法

说明书

一种基于事件驱动的卫星姿态控制方法，本发明涉及一种卫星姿态控制系统模型。本发明的目的是为了解决现有时间驱动的控制方法中不必要的数据传送，由于通讯及信息传输的资源有限，冗余的数据包传输会增大数据传输的负载压力，浪费有限的可用资源的问题。过程为：一：将卫星姿态动力学行为建立为柔性臂模型，对柔性臂模型进行理论分析，得到柔性臂模型的状态空间方程；二：基于柔性臂模型的状态空间方程设计混合事件驱动条件；三：基于混合事件驱动条件，利用Lyapunov稳定性理论，得到保证柔性臂模型无源性的条件；四：基于无源性的条件，设计柔性臂模型的控制器准则。本发明用于卫星姿态控制领域。

技术领域

本发明涉及一种卫星姿态控制方法。

背景技术

自20世纪中期以来，人造卫星发挥出越来越大用途：勘探卫星能勘探地形；气象卫星能探测云图，观测风向和风速；间谍卫星能搜集军事情报；实验卫星能帮助科学家在太空中做许多地球上不能完成的实验，而卫星在轨服务后的姿态，对齐完成相应的任务至关重要，对其自身的寿命和使用也举足轻重。姿态控制是利用卫星本身的动力特性和环境力矩来实现姿态稳定的方法。由于地面不具有模拟卫星实际运行环境的条件，利用数学建模和数值仿真实验对卫星姿态控制问题的模拟已成为一种重要且有效的研究手段。

在控制系统研究领域，普遍应用的是基于时间驱动的控制方法，传感器周期性地将系统的测量状态传送给控制器端口，控制器根据接收到的数据，计算一系列的控制器输出，再传送回给系统设备从而实现期望的控制性能。基于时间驱动的控制方法易于实现和操作，却往往会导致不必要的数据传送，由于通讯及信息传输的资源有限，冗余的数据传输会增大数据传输的负载压力，浪费有限的可用资源。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有时间驱动的控制方法中不必要的数据传送，由于通讯及信息传输的资源有限，冗余的数据包传输会增大数据传输的负载压力，浪费有限的可用资源的问题，而提出一种基于事件驱动的卫星姿态控制方法。

一种基于事件驱动的卫星姿态控制方法，具体过程为：

步骤一：将卫星姿态动力学行为(卫星转动过程)建立为柔性臂模型，对柔性臂模型进行理论分析，得到柔性臂模型的状态空间方程；

步骤二：基于柔性臂模型的状态空间方程设计混合事件驱动条件；

步骤三：基于混合事件驱动条件，利用Lyapunov(李雅普诺夫)稳定性理论，得到保证柔性臂模型无源性的条件；

步骤四：基于步骤三得到的无源性的条件，设计柔性臂模型的控制器准则。

本发明的有益效果为：

本发明为了减少数据包的发送，又同时保证控制性能的实现，在事件驱动的控制方法下，发包过程不再随着时间流逝而规律操作。发包与否将取决于设定的事件驱动条件是否被触发。只有触发驱动条件的测量的状态值才会被传送给控制器，而如果驱动条件不触发，控制器就不会进行更新，系统将一直使用上一次接收到的控制输出；解决了现有时间驱动的控制方法导致不必要的数据包传送，，浪费有限的可用资源的问题。在时间驱动的控制方法中，选择采样周期为0.05秒，总运行时间选定为20秒，那么传感器需要发送的数据包是400个。事实上，这400个数据包并不都是有价值的，很多被发送的数据包是冗余的，对控制性能的提升起不到重要作用，反而会增加系统的通讯压力。同样的情况下，利用本发明中的混合事件驱动的控制方法，基于本发明设计的控制器和事件驱动律，传感器的发包量可以降到73个。相比于时间驱动的控制方法，发包量大幅度下降。所以，基于事件驱动的控制方法可以有效节省通讯网络的带宽，节约信息传输的资源。运用事件驱动的方法对卫星姿态控制问题的研究也具有非常重要的实际意义。

综上所述，本发明对卫星姿态控制问题提出一种基于混合事件驱动的控制方法，既可以减少传送到控制器端的数据包数量，同时又保证了卫星姿态所要求的控制性能，从而实现通讯及信息传输资源的高效利用。

附图说明