姿轨一体卫星的推力分配方法

摘要

本发明公开了一种姿轨一体卫星的推力分配方法，属于卫星控制技术领域。在推力器安装布局确定后，建立推力分配的数学模型以传统的伪逆法为基础得到推力分配的初解，即初始的推力分配方案；然后，在初解的基础上进行分组，得到基于链式分配的修正伪逆法的推力分配方案；最后，设计推力分配优化指标，结合推力器各指标进行总体的算法优化，使推力分配得到优化。本发明能够在推力器配置的负载范围内有效地完成卫星一体化控制任务，同时有效地节省燃料，减小推力构型带来的推力分配误差，提高推力的控制精度。

主权项

一种姿轨一体卫星的推力分配方法，其特征在于包括以下步骤：1)、在卫星上安装n个推力器，令C＝[T；U]，D＝[A；B]，建立推力分配模型：C＝DF式中，C为控制律给出的控制指令，T为推力在卫星质心处产生的作用力矩T＝AF，作用力为U＝BF；A为所有推力器的单位矢量对卫星的力矩矩阵，A＝[d₁e₁ d₂e₂ ... d_ne_n]，[d₁ d₂ ... d_n]为n个推力器卫星质心的位置矢量矩阵，[e₁ e₂ ... e_n]为n个推力器产生的单位推力矩阵，D为推力配置矩阵；2)、初解步骤1)所述推力分配模型，得到F＝D^T(DD^T)^‑1C，D^T(DD^T)^‑1为D的伪逆；3)、对步骤2)得到的初解按照推力正负进行分组：$F_{\mathrm{pc}}=\left[\begin{array}{c}{F}_{\mathrm{pc}\_\mathrm{neg}}\\ F_{\mathrm{pc}\_\mathrm{pos}}\end{array}\right],$   F_{pc_neg}＜0,F_{pc_pos}＞0其中，F_pc为初解正负分组后的新矩阵，F_{pc_neg}为所有负解的子矩阵，F_{pc_pos}为所有正解的子矩阵；将效率矩阵对应分组：$D=\left[\begin{array}{c}{D}_{\mathrm{neg}}\\ D_{\mathrm{pos}}\end{array}\right]$D_neg为F_{pc_neg}对应的效率矩阵子阵、D_pos为对应F_{pc_pos}的效率矩阵子阵；将负值组的推力全部置零，得到：F_{pc_neg}＝u₁＝[0 … 0]对分配后的期望量再次分配，得到修正后的分配值u₂：M_d＝D_posu₂M_d为控制律给出的初始期望量C经分配后得到的期望量；4)、将步骤3)中D_pos分解为行秩不变的k个子矩阵，同时对u₂进行分解，重新求伪逆，构成以下方程组：$\begin{array}{c}{M}_d=D_{\mathrm{pos}}^1{u}_2^1\\ .\\ .\\ .\\ M_d=D_{\mathrm{pos}}^k{u}_2^k\end{array}$针对每一组方程，求解对应的F_j是待求解变量,F_j＝[u₁,u₂],j＝1,..,n、c_j,m为已知系数，代表第j台推力器消耗的推进剂量、CDOP为燃料消耗因子；5)、选取步骤4)中J最小的一组进行执行。