[发明专利]一种基于电磁力的多集群航天器构形重构控制方法

摘要

本发明提供一种基于电磁力的多集群航天器构形重构控制方法，分析了多航天器系统与双航天器系统的区别；设计了集群航天器重构构形；在此基础上，采用自抗扰控制方法实现集群航天器的相对运动控制，得到期望控制电磁力；在分析磁矩与电流的关系后，通过将电流分配问题转化为非线性优化问题，最终实现各航天器线圈电流的最优分配；采用自抗扰控制方法进行集群航天器控制工程可实现性强；电流最优分配方法能够控制各航天器线圈电流以实现期望电磁控制力，并使总干扰力矩最小。

主权项

1.一种基于电磁力的集群航天器磁矩最优分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：分析多航天器系统与双航天器系统的区别；步骤2：设计多航天器系统重构目标构形；本发明的研究以四个航天器系统为例：以航天器Sat 1为中心，设计三个航天器Sat 2、Sat 3、Sat 4形成空间圆构形，三个航天器均匀分布在相对运动轨道面上；步骤3：构形重构自抗扰控制；采用自抗扰控制方法，使多航天器系统由初始构形达到目标构形，实现基于电磁力的多航天器系统的构形重构，每个航天器相对参考航天器进行双航天器的自抗扰控制器设计；步骤4：分析磁矩与电流关系；将参考航天器的磁矩分解为分别指向三个航天器的磁矩；每个航天器配备反作用飞轮，控制各航天器的磁矩指向参考航天器；根据电流模型，航天器的磁矩大小可以用航天器各轴电流表示；步骤5：电流最优分配；磁矩分配最优化问题为一个欠定方程的求解问题，根据模拟退火优化算法实现四航天器系统的磁矩分配；再根据磁矩与电流的关系，得到电流最优分配。