[发明专利]末端自由边界约束下的三轴姿态运动轨迹规划系统及方法

摘要

本发明涉及一种末端自由边界约束下的三轴姿态运动轨迹规划系统及方法，用于解决指令姿态角、指令姿态角速率受限、姿态机动时间间隔过长且末端姿态角、姿态角速率和姿态角加速率受时间变量约束条件下的三轴姿态机动的平滑轨迹规划问题。本发明采用高阶平滑的权重函数连接姿态机动的首末状态，通过不等式缩放估计姿态机动需要的时间并满足指令姿态角速率、姿态角加速率幅值限制，通过根据微分关系生成姿态机动的指令姿态角速率和姿态角加速率，满足长时间间隔下末端自由边界约束条件。本发明较最优控制方法更易于星上代码实现，对于有同类机动需求的其它卫星也具有借鉴意义。

主权项

1.一种末端自由边界约束下的三轴姿态运动轨迹规划系统，其特征在于，包括姿态机动时间估计模块(101)、平滑权重函数计算模块(102)、指令姿态计算模块(103)、指令变量计算模块(104)；姿态机动时间估计模块(101)获取姿态机动开始时刻的卫星的标称姿态信息和目标姿态信息，计算获得姿态机动加、减速的时间长度T₁，匀速滑行时间长度T₂；平滑权重函数计算模块(102)根据姿态机动加、减速的时间长度T₁，匀速滑行时间长度T₂实时计算平滑权重函数s及其一阶导数二阶导数指令姿态计算模块(103)实时获取卫星的姿态信息，根据平滑权重函数s及其一阶导数二阶导数计算指令姿态角、姿态角速率以及姿态角加速率；指令变量计算模块(104)根据指令姿态角、姿态角速率以及姿态角加速率计算本体系相对于惯性系的姿态指令四元数q_BICmd，本体系相对于惯性系的姿态指令角速度ω_BICmd，本体系下的前馈补偿力矩T_BCmd，并输出至星上控制器。