[发明专利]一种编队卫星相对轨道与姿态解耦控制方法

摘要

一种编队卫星相对轨道与姿态解耦控制方法，它涉及航天器编队轨道与姿态控制技术领域。它解决了编队卫星相对轨道与姿态严重耦合致使编队卫星控制维数高，从而导致星上计算量大的问题和在轨求解效率低的问题，本发明首先给出了两个解耦条件，使得相对轨道与姿态控制可以独立进行设计，在相对轨道初始化控制时，引入推力矢量机动能力解耦约束条件，从而间接考虑了卫星姿态机动能力约束，在最优推力矢量姿态跟踪时，采用几何法寻找满足太阳规避约束的星敏感器光轴(1)在空间的可能指向，最终采用双矢量姿态确定算法计算最优姿态四元数和姿态角速度。本发明为航天器编队轨道与姿态控制提供了重要参考价值。

主权项

一种编队卫星相对轨道与姿态解耦控制方法，其特征在于它的解耦控制过程为：步骤一，分析N颗卫星组成的编队卫星的初始条件约束、终端条件约束，所述初始条件约束包括初始相对位置、速度、姿态以及姿态角速度，所述终端条件约束包括终端相对位置、速度以及姿态角速度；步骤二，使编队卫星满足如下条件：条件二一，在相邻时刻，编队卫星中每颗从星的推力矢量方向的变化角度与卫星姿态控制能力一致；条件二二，在任意时刻，编队卫星中每颗从星的推力器在空间任意指向时，存在一组同时满足太阳规避约束和最优推力指向要求的姿态四元数；条件二三，在tk时刻，若存在一组姿态四元数满足条件二二，则在tk+1时刻也存在一组四元数满足条件二二；步骤三，根据编队卫星中每颗从星的推力矢量机动能力解耦约束条件和编队卫星中每颗从星的星敏感器光轴(1)矢量与推力矢量之间的夹角解耦约束条件，并结合初始条件约束和终端条件约束，针对相对轨道动力学模型，实现对编队卫星中每颗从星的推力矢量机动能力受约束的相对轨道控制，并针对姿态动力学模型，采用几何法实现对编队卫星中每颗从星的最优推力矢量姿态跟踪控制。