[发明专利]线性伪谱外太空飞行器能量最优大角度姿态机动控制方法

摘要

本发明公开提供了一种线性伪谱外太空飞行器能量最优大角度姿态机动控制方法，包括如下步骤：机动任务初始化、获得姿态机动能量最优基准控制轨迹、修正方法参数设置、按基准控制进行机动、控制更新检查、控制指令修正。该控制方法通过修正基准姿态机动控制量实现满足姿态机动终端约束的能量最优姿态机动；本发明的关键技术是基于线性伪谱模型预测控制思想推导的姿态机动终端状态偏差与控制修正量之间的解析公式；该方法具有计算效率高、求解精度高的特点；线性伪谱控制能够达到与LQR控制近似的终端精度，实现飞行器有限时间内的大角度姿态机动，并且相比于LQR控制消耗更少的能量，同时其控制指令更加平滑，满足姿态机动控制在线使用的实时性。

主权项

1.一种线性伪谱外太空飞行器能量最优大角度姿态机动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：机动任务初始化：设置姿态机动的任务参数；S2：获得姿态机动能量最优基准控制轨迹：先利用高斯伪谱法将飞行器能量最优姿态机动最优控制问题转化为非线性规划问题，再利用SNOPT求解所述非线性规划问题，从而获得飞行器能量最优姿态机动轨迹，包括状态量的时间序列控制量的时间序列并将所述飞行器能量最优姿态机动轨迹作为基准控制轨迹；S3：修正方法参数设置：设置线性伪谱模型预测控制修正方法的节点数N，控制修正更新检查间隔τcheck，控制修正阈值S4：按基准控制进行机动：飞行器将按照基准控制轨迹进行姿态机动控制，同时记录当前的时间；若当前时间距上次更新检查时间到达τcheck时，进入步骤S5；若当前时间到达姿态机动限定时间T时，停止控制，完成姿态机动；S5：控制更新检查：根据当前状态和基准控制，进行一次全程积分，获得当前状态控制不加修正下的终端状态积分预测偏差若终端状态积分预测偏差大于控制修正阈值，即则进入步骤S6进行控制修正，否则返回步骤S4；S6：控制指令修正：获取终端预测状态量与高斯节点的状态量、控制量之间的关系，根据步骤S5得到的终端状态积分预测偏差计算出控制指令修正量δu(t)，与基准控制轨迹中控制量的时间序列结合得到修正后的控制量并将所述修正后的控制量作为新的基准控制，返回步骤S4。