[发明专利]一种绳系释放稳定控制方法及电动力绳系末级离轨稳定控制方法

摘要

一种绳系释放稳定控制方法及电动力绳系末级离轨稳定控制方法，(1)基于非线性最优控制理论，针对不同过程即绳系释放过程或电动力辅助离轨过程，确定控制变量及状态变量，建立开环最优控制模型，考虑任务约束，通过伪谱优化算法求解开环最优控制律；(2)以所求得的开环最优轨迹为参考轨迹，基于轨迹跟踪思想设计鲁棒反馈控制器，其中反馈控制增益由开环最优控制算法及数值插值共同确定。根据(1)和(2)的结果，确定绳系释放过程及电动力辅助离轨过程的控制方法。

主权项

一种绳系释放稳定控制方法，其特征在于步骤如下：(1)确定火箭末级的运行轨道参数、电动力绳系的总绳长lc、密度ρ、截面积A，刚度EA、末端载荷质量m2、火箭末级质量m1、绳系质量mt，所述的运行轨道参数包括半长轴a、轨道倾角i、升交点赤经Ω、偏心率e、近地点角距真近点角ν；(2)以总绳长lc为参考量，将真近点角ν作为无量纲时间，对绳长做无量纲化处理，确定无量纲的姿态动力学方程；(3)确定释放轨迹优化指标函数形式，根据系绳能够提供的拉力限值，确定无量纲的绳系等效张力约束以及绳系摆动姿态约束；(4)绳系被释放后，利用敏感器测得绳系初始控制时刻的状态变量初值，包括俯仰角θ0、滚动角φ0、绳长l0、俯仰角速率θ′0、滚动角速率φ′0、绳长变化率l′0；然后，根据步骤(2)中确定的姿态动力学模型及步骤(3)确定的释放轨迹优化指标函数及约束，采用高斯伪谱优化算法，求解最优释放轨迹xref(ν)及最优控制律uref(ν)；(5)根据当前时刻敏感器测得的绳系当前时刻的状态变量，包括俯仰角θ、滚动角φ、绳长l、俯仰角速率θ′、滚动角速率φ′、绳长变化率l′，构建状态向量x，基于步骤(4)中求得的最优释放轨迹xref(ν)，进行轨迹线性化，并构建反馈跟踪控制律δu；(6)基于步骤(4)的最优控制律和步骤(5)中的反馈跟踪控制律δu，确定当前的稳定控制律为：u(ν)＝uref(ν)+δu，并得到当前时刻的绳系控制力；按照上述稳定控制律和绳系控制力对绳系进行控制；(7)进入下一时刻，从步骤(5)开始循环执行直至绳系释放至全长为止。