[发明专利]深空撞击器的最优分步式分配控制及优化方法、系统

权利要求书

1.一种深空撞击器的最优分步式分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，获取深空撞击器待控制的姿态角，作为输入数据；

步骤S200，对深空撞击器的各推力室，基于其固定推力、其对俯仰、偏航和滚转三通道的控制力臂，结合深空撞击器绕弹体系三个轴的转动惯量，计算深空撞击器的各推力室对应的角加速度控制矢量，作为第一矢量；

步骤S300，对深空撞击器的姿控装置，基于其设定可同时工作的推力室个数的上限和下限，结合各第一矢量，计算深空撞击器的姿控装置各推力室组合后可实现的角加速度控制矢量，作为第二矢量；

步骤S400，结合所述输入数据，通过预设的第一方法计算各第二矢量投影到所述待控制的姿态角对应的控制指令矢量方向的投影长度；

步骤S500，选取最大的投影长度对应的第二矢量，并将该第二矢量对应的推力室组合中的各推力室的开关打开，以实现深空撞击器的姿态控制。

2.根据权利要求1所述的深空撞击器的最优分步式分配控制方法，其特征在于，步骤S200中“计算其对应的角加速度控制矢量”，其方法为：

其中，为第个推力室的角加速度控制矢量，为自然数，表示下标，为第个推力室的固定推力，、和分别表示第个推力室对俯仰、偏航和滚转三通道的控制力臂，、和分别表示深空撞击器绕弹体系三个轴的转动惯量，表示深空撞击器推力器的个数，表示矢量的转置。

3.根据权利要求2所述的深空撞击器的最优分步式分配控制方法，其特征在于，步骤S300中“计算其各推力室组合后可实现的角加速度控制矢量，作为第二矢量”，其方法为：

其中，表示姿控装置个推力室的第种组合对应的可实现的角加速度控制矢量，为自然数，，和表示深空撞击器姿控装置设定可同时工作的推力室个数的上限和下限。

4.根据权利要求3所述的深空撞击器的最优分步式分配控制方法，其特征在于，步骤S400中“通过预设的第一方法计算各第二矢量投影到所述待控制的姿态角对应的控制指令矢量方向的投影长度”，其方法为：

其中，，、和表示待控制的3个姿态角，表示对应的投影长度。

5.一种深空撞击器的最优分步式分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A100，获取深空撞击器待控制的姿态角，作为输入数据；

步骤A200，对深空撞击器的各推力室，基于其固定推力、其对俯仰、偏航和滚转三通道的控制力臂，结合深空撞击器绕弹体系三个轴的转动惯量，计算深空撞击器的各推力室对应的角加速度控制矢量，作为第一矢量；

步骤A300，对深空撞击器的姿控装置，基于其设定可同时工作的推力室个数的上限和下限，结合各第一矢量，计算深空撞击器的姿控装置各推力室组合后可实现的角加速度控制矢量，作为第二矢量；

步骤A400，结合所述输入数据，通过预设的第一方法计算各第二矢量投影到所述待控制的姿态角对应的控制指令矢量方向的投影长度；

步骤A500，将各投影长度进行降序排序，并获取前N个投影长度中对应推力室数量最少的投影长度，作为第一长度，并将第一长度对应的推力室的开关打开，以实现深空撞击器的姿态控制；N为正整数。

6.根据权利要求5所述的深空撞击器的最优分步式分配控制方法，其特征在于，所述N的取值方法为：

计算投影长度的均值，将大于均值的投影长度的数量作为N；

或将各投影长度进行聚类，并将聚类后均值最大的一类的数量作为N。

7.一种深空撞击器的最优分步式分配控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取深空撞击器当前姿态控制的精度，若该精度大于设定的阈值，则执行权利要求1-4任一项所述的深空撞击器的最优分步式分配控制方法；否则执行权利要求5-6任一项所述的深空撞击器的最优分步式分配控制方法。