[发明专利]一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置。方法包括：S1，获取粗指向装置从当前位置角度转动到目标位置角度的路径曲线；S2，以控制周期为采样周期对路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；S3，控制粗指向装置向目标位置角度转动直到粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到控制周期对应的目标角度。使粗指向装置稳定地跟随规划的路径曲线转动至目标位置角度，对角速度和角加速度进行约束，可大幅度减小激光通信粗指向装置工作时产生的抖动与功率波动，以保证整星的控制稳定度与减小对电源的冲击，减小了卫星的功耗。

技术领域

本发明涉及空间激光通信领域，特别是涉及一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置。

背景技术

空间光通信光链路能否成功建立、保持的关键就在于粗指向装置的稳定性、精度。在光链路建立之初，主控单元要根据目标卫星空间位置控制装置指向目标，此过程称为预指向；因卫星自控精度有限，预指向会有一定误差，为弥补预指向误差，就需要通过粗指向装置在不确域内进行螺旋扫描，以快速捕获目标卫星。

目前,粗指向装置的控制都是使用电机三闭环控制，包括电流环、速度环、位置环，在预指向、螺旋扫描的过程当中，若直接用目标指向或者螺旋扫描的目标节点角度进行计算控制指令则控制器会快速响应到目标位置，但其响应的路径曲线却不受控制，若目标指向角度与执行器当前角度差距过大，则会造成短时间内角度变化剧烈，从而出现加速度峰值、电流峰值等不稳定因素。因此，当目标角度获悉之后如何规划出合理的路径，避免出现加速度峰值、电流峰值等不稳定因素是急需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法及装置。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种用于空间光通信的粗指向装置的转动控制方法，包括：S1，获取粗指向装置从当前位置角度转动到目标位置角度的路径曲线；S2，以控制周期为采样周期对所述路径曲线进行离散化处理，分解得到每个控制周期对应的目标角度；S3，控制粗指向装置向目标位置角度转动直到所述粗指向装置的实际位置角度等于目标位置角度，在转动过程中的每个控制周期内，控制粗指向装置转动到所述控制周期对应的目标角度。

上述技术方案：该方法能够使得粗指向装置稳定地跟随规划的路径曲线转动至目标位置角度，能够对转动过程中的角速度和角加速度进行约束，相比无路径规划的转动控制，可以大幅度减小激光通信粗指向装置工作时尤其是螺旋扫描、预指向工作状态产生的抖动与功率波动，以保证整星的控制稳定度与减小对电源的冲击，此外，在路径规划之后，由于加速度减小，电机所需的力矩变小进而所需电流变小，减小了卫星的功耗，同时其峰值电流大幅度减小也便于电源管理系统分配功率接口。

在本发明的一种优选实施方式中，在转动过程中的每个控制周期内，基于粗指向装置的实际位置角度和所述控制周期对应的目标角度计算获得控制指令，驱动粗指向装置转动的执行机构根据控制指令转动粗指向装置至所述控制周期对应的目标角度。

上述技术方案：基于粗指向装置的实际位置角度以及角速度，再根据路径函数曲线读取当前控制周期对应的目标角度与角速度生成控制指令传输至执行机构，能够有效保证粗指向装置稳定跟随规划的路径曲线。

在本发明的一种优选实施方式中，在所述S1中，选取二阶导数最小的或二阶导数绝对值小于预设的加速度阈值的函数曲线作为路径曲线。

上述技术方案：能够有效解决粗指向装置转动时加速度突变问题。