[发明专利]基于零运动优化的CMG群回标称构型控制方法、系统及介质

权利要求书

1.基于零运动优化的CMG群回标称构型控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据采集到的CMG框架角测量值与标称值的差值计算框架角偏差，并根据框架角偏差计算框架角偏差矢量长度和框架角速度参考值；

比较框架角偏差矢量长度和指定阈值上界；若框架角偏差矢量长度大于指定阈值上界，则设置回标称调整因子值，使框架角速度满足指定约束上界；若框架角偏差矢量长度小于指定阈值下界，则设置回标称调整因子值，使框架角速度满足指定约束下界；若框架角偏差矢量长度位于指定阈值区间内，则设置回标称调整因子值，使框架角速度满足指定约束区间；

根据星上定姿给出的卫星姿态角和角速度计算控制力矩；

根据框架角速度参考值、控制力矩和回标称调整因子值计算指令框架角速度，根据指令框架角速度值对卫星框架角进行控制，实现姿态机动；

若框架角偏差矢量长度小于指定阈值下界，则回标称调整因子值为其中，为指定的回标称框架角速度约束下界；

若框架角偏差矢量长度位于指定阈值区间内，则回标称调整因子值为其中，为指定的回标称框架角速度约束上界，为指定的回标称框架角速度约束下界，δ_zmax为指定的框架角偏差矢量长度阈值上界，δ_zmin为指定的框架角偏差矢量长度阈值下界；

若框架角偏差矢量长度大于指定阈值上界，则回标称调整因子值为其中，为指定的回标称框架角速度约束上界。

2.根据权利要求1所述的基于零运动优化的CMG群回标称构型控制方法，其特征在于，计算框架角速度参考值的方法包括如下步骤：

由C(δ)＝Acosδ-Bsinδ计算CMG系的力矩矩阵C(δ)；其中，δ＝[δ₁,...,δ_n]^T为各CMG的框架角测量值，n为CMG个数；和(i＝1,…,n)分别为各CMG框架角位于90度和0度时各CMG转子角动量的方向矢量；

计算框架角偏差Δδ＝δ_norm-δ，Δδ＝mod(Δδ,π)；其中，Δδ为框架角偏差矢量，δ_norm为指定的标称框架角矢量，均为n*1维数组；z＝mod(x,y)为求模函数，定义为z＝x-Ny，且|z|＜y，N为整数；

框架角偏差矢量长度为|Δδ|，|X|表示对X求欧几里得范数；

由计算框架角速度参考值其中，I_n为n阶单位矩阵。

3.根据权利要求1所述的基于零运动优化的CMG群回标称构型控制方法，其特征在于，所述控制力矩为其中K_PC，K_DC为3乘3阶的控制参数矩阵，为星上定姿给出的卫星三轴欧拉姿态角，为星上定姿给出的卫星三轴欧拉姿态角速度，为星上定姿给出的卫星相对于地心惯性系的角速度估计，H_sat为包括CMG系角动量在内的整星角动量，均为3*1维数组，×表示叉乘计算。

4.根据权利要求3所述的基于零运动优化的CMG群回标称构型控制方法，其特征在于：所述指令框架角速度为其中，h为单个CMG的标称转子角动量。