一种基于Agent的太阳帆分布式仿真系统

摘要

一种基于Agent的太阳帆分布式仿真系统，包括轨道递推模型单元、地影模型单元、热控系统模型单元、电源系统模型单元、姿态控制模型单元和轨道控制模型单元，每个模型单元均为一个独立的Agent模块，Agent模块之间通过TCP/IP协议实现彼此之间的互联及数据交互。本发明系统既能描述各组成分系统的微观行为，即太阳帆各个分系统的在轨状态，也可以将各个Agent模块相结合，用以刻画太阳帆的宏观特性，从而便于对太阳帆的各组成单元以及整体进行全方位的仿真，及时发现太阳帆设计阶段存在的问题。同时，本发明系统采用分布式设计，复杂度得以降低，可以大大提高系统仿真的效率。

主权项

一种基于Agent的太阳帆分布式仿真系统，其特征在于：包括轨道递推模型单元、地影模型单元、热控系统模型单元、电源系统模型单元、姿态控制模型单元和轨道控制模型单元，每个模型单元均为一个独立的Agent模块，Agent模块之间通过通信协议实现彼此之间的互联及数据交互，其中：轨道递推模型单元：构建并存储太阳帆的动力学模型，根据太阳帆的初始位置，利用所述动力学模型进行轨道递推获得太阳帆在地心惯性坐标系中的位置矢量R与速度矢量V，以及太阳帆的轨道角速度ω，并将位置矢量R送至地影模型单元，将位置矢量R、速度矢量V与轨道角速度ω同时送至姿态控制模型单元；利用位置矢量R解算获得太阳帆的实际地面轨迹，获得太阳帆实际地面轨迹与参考轨迹间的差值Δl并送至轨道控制模型单元；地影模型单元：根据太阳帆在地心惯性坐标系中的位置矢量R，给出太阳帆的阴影标志flag并分别送至热控系统模型单元和电源系统模型单元；若太阳帆位于光照区，则flag＝1；若太阳帆位于地影区，则flag＝0；热控系统模型单元：构建并存储太阳帆内部节点与外部节点的热模型，结合阴影标志flag确定太阳帆所受的空间热流，利用所述热模型和空间热流确定太阳帆内部节点温度T_i随时间的变化率dT_i/dt与外部节点温度T_o随时间的变化率dT_o/dt，通过求解微分方程得到太阳帆内部节点和外部节点的实时温度，并将外部节点的温度作为太阳电池阵的温度送至电源系统模型单元；如果flag为1，则太阳帆所受的空间热流为太阳辐射热流、地球阳光反照热流和地球红外辐射热流；如果flag为0，则太阳帆所受的空间热流为太阳辐射热流；电源系统模型单元：构建并存储太阳帆电源系统的模型，若flag＝1，则设定供电阵为母线供电，充电阵为蓄电池组充电；若flag＝0，则设定供电阵与充电阵停止工作，由蓄电池组为母线供电；根据外部节点温度T_o确定太阳电池阵的输出特性；姿态控制模型单元：根据在地心惯性坐标系中太阳帆的位置矢量R、速度矢量V和太阳位置矢量S，结合太阳帆的轨道角速度ω，得到太阳帆面法向姿态的偏差信息，并根据所述偏差信息获取姿态调整所需的力矩，对动力学模型中太阳帆的姿态进行调整；获取姿态调整后作用在太阳帆上的太阳光压摄动力并反馈至轨道递推模型单元，影响速度矢量V与位置矢量R；轨道控制模型单元：根据所述差值Δl进行判断，如果Δl大于给定值Δl₀，则控制太阳帆进行轨道机动，改变当前的轨道根数，使得Δl不大于给定值Δl₀，并将轨道机动后的轨道根数变化量送至轨道递推模型单元，利用轨道根数与位置矢量R、速度矢量V之间的转换关系，得到轨道机动后的太阳帆位置矢量R与速度矢量V，以此开启新的轨道递推；如果Δl小于等于给定值Δl₀，则不控制太阳帆进行轨道机动。