一种基于安全区的特征质量获取方法

摘要

一种基于安全区的特征质量获取方法，通过将绳系弹性、绳系质量、环境干扰等建模时忽略的因素等效为特征质量的一部分，并加以安全区条件约束，通过计算特征质量估计值与真实特征质量的比值，对估计值不断进行修正，以逼近真实特征质量。本发明方法不仅将安全放在第一位，并且减少了对激励信号的需求。另外，特征质量的引入减少了由于忽略外部干扰或弹性等因素引入的控制误差，特别适用于质量特性不确知空间碎片清理等空间任务。

主权项

1.一种基于安全区的特征质量获取方法，其特征在于步骤如下：(1)将外部干扰因素δ纳入绳系卫星的质量特性，由此建立绳系卫星的动力学模型为$\stackrel{·}{X}={\left(\begin{array}{cccccc}\stackrel{·}{x}& \stackrel{·}{y}& \stackrel{·}{z}& 2\Omega \stackrel{·}{z}-\frac{x}{\tilde{m}\left|\right|r_{\mathrm{rat}}\left(t\right)\left|\right|}u& -{\Omega }^{2}y-\frac{y}{\tilde{m}\left|\right|r_{\mathrm{rat}}\left(t\right)\left|\right|}u& 3{\Omega }^{2}z-2\Omega \stackrel{·}{x}-\frac{z}{\tilde{m}\left|\right|r_{\mathrm{rat}}\left(t\right)\left|\right|}u\end{array}\right)}^T$其中x、y、z、分别为绳系卫星中子星相对于母星的三轴位移及相应的速度，||r_sat||为绳系卫星中母星与子星之间的相对位置，Ω为绳系卫星中母星的轨道角速度，u为控制器，为特征质量；所述的特征质量为考虑外部干扰因素δ后绳系卫星中子星相对于控制器u的等效质量；(2)选取控制器其中为根据绳系卫星中子星和母星之间的距离安全边界u_f确定的常数，m为控制器设计时采用的子星质量；(3)利用步骤(2)确定的控制器，根据kh时刻的特征质量估计值获得(k+1)h时刻的控制量其中k为正整数；(4)将控制量u_(k+1)h带入到步骤(1)中建立的绳系卫星动力学模型中，得到闭环控制系统的动力学方程其中$c=\frac{m_{\mathrm{kh}}^{*}}{\tilde{m}};$(5)获取(k+1)h时刻绳系卫星中子星相对于母星的三轴位移及相应的速度观测量分别为x_(k+1)h、y_(k+1)h、z_(k+1)h、并记为$X_{(k+1)h}^{*}={\left(\begin{array}{cccccc}{x}_{(k+1)h}& y_{(k+1)h}& z_{(k+1)h}& {\stackrel{·}{x}}_{(k+1)h}& {\stackrel{·}{y}}_{(k+1)h}& {\stackrel{·}{z}}_{(k+1)h}\end{array}\right)}^T;$根据步骤(4)中确定的闭环控制系统的动力学方程解得观测量满足为kh时刻绳系卫星中子星相对于母星的三轴位移及相应的速度观测量；(6)设定采样步长h＜＜1，求解矩阵方程组得到矩阵A^*中的常数c，其中X_(t+1)h为动力学方程在(k+1)h时刻的解，其中为定常矩阵，X在kh时刻的取值为(7)判断c是否等于1，如果c＝1，则否则继续计算，直至(k+r)h时刻满足c＝1，此时其中r为大于零的正整数。