[发明专利]一种航天器椭球集合演化的设计方法

说明书

本发明涉及一种航天器椭球集合演化的设计方法，属于航天器控制预测领域；步骤一、建立航天器在不同模态下的离散时间信息更新系统；步骤二、将航天器各模态所对应的逻辑变量引入离散时间信息更新系统；推导航天器演化信息状态的进化方程；步骤三、将扰动信息、干预信息和演化信息状态分别用椭球集合表示；并推导出扰动信息的递推方程、干预信息的递推方程和演化信息状态的递推方程；步骤四、根据Minkovski集合运算方法，获得单步演化方程、单周期演化方程和多周期演化方程；本发明在具有外部扰动以及有限测量信息的条件下，对多种形式的模态组合所对应的系统状态预测方法，从而为航天器资源调配，控制决策提供了依据。

技术领域

本发明属于航天器控制预测领域，涉及一种航天器椭球集合演化的设计方法。

背景技术

目前航天器信息预测方法通常基于定常描述的系统的动态特性进行预测。然而对于一类具有模态变化的航天器，其动态特性受模态选择的时变影响，若在整个预测过程中均采用分段讨论的方法，将引入极大的冗余计算，不利于算法快速实现；另外，在演化预测过程中存在不可知噪声信息，无法进行精确的未来演化态势的推断。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种航天器椭球集合演化的设计方法，在具有外部扰动以及有限测量信息的条件下，对多种形式的模态组合所对应的系统状态预测方法，从而为航天器资源调配，控制决策提供了依据。

本发明解决技术的方案是：

一种航天器椭球集合演化的设计方法，包括如下步骤：

步骤一、建立航天器在不同模态下的离散时间信息更新系统；

步骤二、采用混合逻辑系统描述方法，将航天器各模态所对应的逻辑变量引入离散时间信息更新系统；推导航天器演化信息状态的进化方程；

步骤三、结合椭球集合理论，将扰动信息、干预信息和演化信息状态分别用椭球集合表示；并推导出扰动信息的递推方程、干预信息的递推方程和演化信息状态的递推方程；

步骤四、根据Minkovski集合运算方法，实现椭球集合由当前时刻指向未来时刻的演化预测行为，获得单步演化方程、单周期演化方程和多周期演化方程。

在上述的一种航天器椭球集合演化的设计方法，所述步骤一中，离散时间信息更新系统的建立方法为：

x⁺＝Aⁱx+Bⁱu+Eⁱw,

式中，x为当前时刻航天器姿轨信息；

x⁺为下一时刻航天器姿轨信息；

u为航天器输入控制信号；

w为离散时间信息更新系统所受扰动；

Aⁱ,Bⁱ,Eⁱ为系统动态特性所对应的线性化矩阵；i∈[1,N]为当前模态标志，N为航天器的模态类别数目。

在上述的一种航天器椭球集合演化的设计方法，所述步骤二中，推导演化信息状态的进化方程的具体方法为：

测量得到非合作目标的测量信息q，根据历史数据将测量信息q转换成非合作目标航天器状态信息s；计算演化信息状态z，干预信息θ和扰动信息ω：

z＝[x^T,s^T]^T

θ＝[r^T,q^T]^T

ω＝[w^T,v^T]^T