[发明专利]一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法

摘要

一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法，其中卫星轨迹规划中姿态可由任意姿态角、角速度和角加速度起始，规划至指定的姿态角、角速度和角加速度并且姿态参数全程受控。本发明方法是一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法既保证了卫星姿态的高效机动又保证了规划轨迹的光滑性，优化了稳定时间。本发明通过在实时控制阶段对轨迹进行实时计算保证了机动阶段对角速度与角加速度的全程受控，从而有效提高控制的精确度和可靠性。本发明特别适用于卫星任务规划和实时姿态控制的机动轨迹规划全过程。

主权项

1.一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)设置卫星的最大角速度v_max和最大角加速度a_max；(2)根据卫星姿态机动起始时刻的姿态角度r₀、姿态角速度v₀、角加速度a₀、结束时刻的姿态角度r₁、姿态角速度v₁、角加速度a₁，计算卫星姿态机动加速段规划相位θ_p0、加速段正弦轨迹半周期规划频率f₀、加速段规划时长T_m0、加速段结束时卫星的姿态机动规划角度Θ₀，计算卫星姿态机动减速段规划相位θ_p1、减速段正弦轨迹半周期规划频率f₁、减速段规划时长T_m1、减速段结束时卫星的姿态机动规划角度Θ₁；(3)当r₁＞Θ₀+Θ₁时，计算匀速段结束时卫星的姿态机动规划角度Θ₂、匀速段规划时长T_m2、卫星姿态机动规划总时长T_mc，设置规划裕量的卫星姿态机动规划总时长T_md；(4)在实时控制阶段，根据规划结果进行姿态实时控制的参数初始化，计算卫星实时机动的最大角速度v_max1，计算加速段正弦轨迹半周期实时频率f₀’、加速段实时时长T_m0’、加速段结束时卫星的姿态机动实时角度Θ₀’，计算减速段正弦轨迹半周期实时频率f₁’、减速段实时时长T_m1’、减速段结束时卫星的姿态机动实时角度Θ₁’，计算匀速段卫星的姿态机动实时角度Θ₂’、匀速段实时时长T_m2’；(5)在实时控制时，计算卫星在加速段的实时角加速度a_a、角速度v_a、角度θ_a，卫星在匀速段的实时角加速度a_b、角速度v_b、角度θ_b，卫星在减速段的实时角加速度a_c、角速度v_c、角度θ_c、减速段时长t_c；(6)控制卫星沿步骤(5)获得的路径进行姿态机动。