发明名称 基于符号修正的空间飞行器姿态偏差参数的姿态控制方法
摘要 本发明的基于符号修正的空间飞行器姿态偏差参数的姿态控制方法包括以下步骤:步骤1,构建经过符号修正的姿态偏差描述参数;步骤2,根据经过符号修正的姿态偏差描述参数确定姿态控制律;步骤3,将步骤2确定的姿态控制律代入空间飞行器姿态动力学方程,并结合飞行器姿态运动学方程对空间飞行器的姿态进行控制;步骤4,判断当前空间飞行器姿态是否满足姿态控制要求,如果为是,结束姿态控制过程,如果为否,返回步骤1。本发明的基于符号修正的空间飞行器姿态偏差参数的姿态控制方法可规避姿态四元数的符号二义性,防止发生unwinding现象。
申请公布号 CN103425133B 申请公布日期 2015.11.18
申请号 CN201210160149.7 申请日期 2012.05.23
申请人 上海宇航系统工程研究所;中国长城工业集团有限公司 发明人 夏喜旺;刘汉兵;杜涵
分类号 G05D1/08(2006.01)I 主分类号 G05D1/08(2006.01)I
代理机构 上海航天局专利中心 31107 代理人 冯和纯
主权项  一种基于符号修正的空间飞行器姿态偏差参数的姿态控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,构建经过符号修正的姿态偏差描述参数;步骤2,根据经过符号修正的姿态偏差描述参数确定姿态控制律;步骤3,将步骤2确定的姿态控制律代入空间飞行器姿态动力学方程,并结合飞行器姿态运动学方程对空间飞行器的姿态进行控制;步骤4,判断当前空间飞行器姿态是否满足姿态控制要求,如果为是,结束姿态控制过程,如果为否,返回步骤1;所述步骤1包括以下步骤:步骤1.1,根据飞行器当前姿态四元数及期望姿态四元数确定描述飞行器姿态偏差的拟欧拉角参数;基于姿态四元数描述的空间飞行器姿态运动学方程为:<img file="dest_path_image001.GIF" wi="181" he="48" />其中,<img file="dest_path_image002.GIF" wi="124" he="28" />为飞行器姿态四元数,<i>ω</i>=[<i>ω</i><i><sub>x</sub></i>, <i>ω</i><i><sub>y</sub></i><i>, </i><i>ω</i><i><sub>z</sub></i>]<i><sup>T</sup></i>为飞行器相对于惯性空间的转动角速度,<i>D</i>(<i>q</i>)是姿态四元数<i>q</i>的左乘矩阵;<img file="dest_path_image004.GIF" wi="320" he="112" />,<i>q</i>为飞行器当前姿态四元数,<i>q<sub>f</sub></i>为期望姿态四元数根据飞行器当前姿态四元数<i>q</i>和期望姿态四元数<i>q<sub>f</sub></i>,引入飞行器姿态运动学方程,定义拟欧拉角<img file="dest_path_image005.GIF" wi="17" he="16" />和拟欧拉角速度<img file="dest_path_image006.GIF" wi="16" he="17" />如下:<img file="dest_path_image007.GIF" wi="264" he="64" />;步骤1.2,构建扩展的拟欧拉角;令<img file="dest_path_image008.GIF" wi="21" he="25" />为飞行器期望姿态四元数<i>q<sub>f</sub></i>与当前姿态四元数<i>q</i>点乘积的2倍,扩展的拟欧拉角<img file="dest_path_image009.GIF" wi="18" he="20" />定义如下:<img file="dest_path_image010.GIF" wi="73" he="58" />;步骤1.3,判断初始时刻<img file="740699dest_path_image008.GIF" wi="21" he="25" />是否为0,如果是,先执行步骤1.4,再执行步骤1.5,如果否,直接执行步骤1.5;步骤1.4,令<img file="dest_path_image011.GIF" wi="48" he="25" />;步骤1.5,构建改进的拟欧拉角参数;改进的拟欧拉角参数<img file="dest_path_image012.GIF" wi="18" he="21" />与<img file="dest_path_image013.GIF" wi="17" he="22" />定义如下:<img file="dest_path_image014.GIF" wi="78" he="56" />;步骤1.6,构建经过符号修正的姿态偏差描述参数;经过符号修正的姿态偏差描述参数定义如下:<img file="dest_path_image015.GIF" wi="80" he="112" />。
地址 201108 上海市闵行区金都路3805号