一种基于发动机预摆的大质心横移下的姿轨控耦合控制系统与方法

摘要

本发明涉及一种基于发动机预摆的大质心横移下的姿轨控耦合控制系统与方法，包括：质心估计模块、预摆角计算模块、程序角去噪与补偿模块、控制反馈偏差计算模块、增量式PID控制模块、等效伺服摆角指令与限幅模块。本发明解决了在轨飞行器大质心横移姿轨耦合的高精度控制问题，达到了很好的工程应用效果。

主权项

一种基于发动机预摆的大质心横移下的姿轨控耦合控制系统，其特征包括：质心估计模块、预摆角计算模块、程序角去噪与补偿模块、控制反馈偏差计算模块、增量式PID控制模块、等效伺服摆角指令与限幅模块；质心估计模块，根据控制计算机发送姿控发动控制指令，采集敏感器信息，通过估计方法，实时估计飞行器质心参数，然后传递给预摆角计算模块；预摆角计算模块，根据质心估计模块实时估计飞行器质心参数计算出发动机预摆角及程序角补偿值，将程序角补偿值传递给程序角去噪及补偿模块对程序角进行补偿，将发动机预摆角发送给等效伺服摆角指令及限幅模块，对伺服摆角进行预摆处理；程序角去噪和补偿模块，对制导计算模块输出的程序角指令进行滤波处理，然后根据预摆角计算模块输出程序角补偿值，将制导输出程序角由本体系旋转到质心系，将补偿后程序角输出给控制反馈偏差计算模块；控制偏差计算模块，输入为导航模块计算飞行器当前相对于轨道系姿态信息和由程序角去噪及补偿模块输出的程序角，然后进行四元数及姿态角速度偏差求解，并将偏差值输出给增量式PID控制模块；增量式PID控制模块，根据控制偏差计算模块输出的四元数偏差和姿态角速度偏差，采用增量式PID控制律计算出俯仰、偏航通道摆角控制指令，将摆角指令传递给等效伺服摆角指令及限幅模块；伺服摆角指令计算与限幅模块，接收增量式PID控制模块输出的俯仰、偏航通道摆角控制指令以及预摆角计算模块输出发动机预摆角指令，将两个指令信号进行叠加，根据伺服安装位置，将摆角指令分配为伺服电机I、II控制指令，并根据发动机摇摆范围，对伺服电机控制指令进行限幅，并将限幅后的伺服电机控制指令发送给综合控制器。