[发明专利]一种边界触发常值推力下的摆角控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种边界触发常值推力下的摆角控制方法和系统，该方法包括：获取摆角控制精度要求及摆角数组；根据摆角控制精度要求，确定摆角控制实施阈值；根据摆角数组，得到摆角变化趋势函数；根据摆角变化趋势函数、摆角控制实施阈值和当前摆角值，对绳系卫星系统进行边界触发常值推力下的摆角控制。本发明所述摆角控制方法设计的摆角控制触发机制，避免了频繁通过推力进行摆角控制，保证了绳系卫星系统的稳定性，也避免了系绳回弹的风险，适用于面内摆角和面外摆角的控制。

技术领域

本发明属于控制技术领域，尤其涉及一种边界触发常值推力下的摆角控制方法和系统。

背景技术

绳系卫星系统中系绳的存在能够天然维持双星的相对距离，因此常被用于有编队需求的任务，如深空探测、轨道维持等。由于系绳为柔性连接，在轨道动力学及系绳张力的共同作用下，绳系系统通常带有面内及面外摆角，类似单摆运动。当面内摆角超过一定范围时，一方面会激发面外摆角，另一方面也对系绳稳定性造成威胁。因此需要对绳系系统摆角进行控制，以保证系统稳定，同时保证绳系系统两端卫星的姿态稳定和指向。

目前文献所能查到的摆角控制通常采用张力控制与系绳长度控制的联合控制，且未考虑推力方向与组合体飞行方向不一致时对系绳长度的影响。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种边界触发常值推力下的摆角控制方法和系统，从避免系绳松弛的角度设计基于推力的摆角控制方案，这种设计保证了仅在触发边界值的情况下进行摆角控制，避免了频繁摆角控制引入的轨道影响；此外，结合当前摆角的相位，选择抬升轨道方向进行摆角控制，从而避免了推力对组合体轨道的不利影响。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种边界触发常值推力下的摆角控制方法，包括：

获取摆角控制精度要求及摆角数组；

根据摆角控制精度要求，确定摆角控制实施阈值；

根据摆角数组，得到摆角变化趋势函数；

根据摆角变化趋势函数、摆角控制实施阈值和当前摆角值，对绳系卫星系统进行边界触发常值推力下的摆角控制。

在上述边界触发常值推力下的摆角控制方法中，

摆角控制精度要求为：其中，表示实际摆角，表示任务指标允许的最大摆角；

摆角控制实施阈值为其中，a表示预设安全裕度，a0.5；

摆角变化趋势函数为二元函数；其中，摆角变化趋势函数取值为1时，表示摆角变化趋势为摆角增大；摆角变化趋势函数取值为-1时，表示摆角变化趋势为摆角减小。

在上述边界触发常值推力下的摆角控制方法中，根据摆角变化趋势函数、摆角控制实施阈值和当前摆角值，对绳系卫星系统进行边界触发常值推力下的摆角控制，包括：

根据摆角变化趋势函数，确定摆角变化趋势；

确定当前摆角的摆角值和相位；

以摆角变化趋势、当前摆角的摆角值和当前摆角的相位作为控制边界；

当满足预设条件时，采用常值推力对摆角进行控制，直至摆角变化趋势函数取值为-1时，停止对摆角进行控制；否则，保持常值推力为零，不对摆角进行控制。

在上述边界触发常值推力下的摆角控制方法中，预设条件如下：摆角变化趋势函数取值为1、当前摆角的相位为正、且当前摆角的摆角值超过

在上述边界触发常值推力下的摆角控制方法中，摆角的相位定义与子星相对母星X方向的符号一致，以保证常值推力的方向有利于绳系系统稳定，不会导致系绳长度缩短或回弹。