[发明专利]一种空间悬浮绳系组合体面内摆动控制方法

说明书

本发明公开了一种空间悬浮绳系组合体面内摆动控制方法。首先根据测量得到的组合体系绳长度l计算得到组合体摆动的近似角频率ω(t)，然后，根据实时反馈的组合体摆角θ大小，计算得到摆角速率并结合前面的角频率ω(t)计算得到组合体摆动过程中各时刻的相位角最后根据得到组合体的相位角使系绳长度改变量按照一定规律循环变化，本发明考虑实现方便和效果，采用正弦函数变化，其相位角为组合体摆动相位角的2倍，以此实现组合体摆动控制。本发明提供了简单、有效的空间绳系组合体摆动控制方法，能够通过对系绳长度的控制实现组合体摆动抑制，具有控制简单、工程实现方便等优点。

技术领域

本发明涉及空间绳系组合体的控制，尤其涉及一种空间悬浮绳系组合体面内摆动控制方法。

背景技术

空间绳系组合体是指利用柔性系绳将多个(两个及以上)航天器连接在一起所构成的空间飞行系统，最典型的空间绳系系统即由一颗基星通过系绳与一颗子星相连接，其中基星可以是卫星、飞船或空间站等，而子星可以是卫星或空间碎片等。空间绳系具有广阔的应用前景，广泛应用于人工喷气推力、卫星编队飞行、交会对接、轨道转移、无燃料推进及空间碎片捕获等方面。空间绳系组合体在拖曳过程中极易出现摆动情况，这种摆动影响了任务平台的姿态控制和推进，需要加以抑制。国内外相关学者曾研究过绳系组合体在重力场及重力梯度场下的摆动控制方法，针对悬浮状态下的绳系组合体拖曳过程中的摆动抑制尚未见报道。

发明内容

针对背景技术中空间绳系组合体的摆动问题，本发明的目的在于提供一种空间悬浮绳系组合体面内摆动控制方法，只通过控制系绳长度实现组合体的摆动抑制。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案的步骤如下：

步骤1)测量得到空间绳系组合体的系绳长度l，根据公式计算得到组合体摆动近似角频率ω(t)；其中：a＝F/m₂为喷气推力对任务平台提供的加速度，F为喷气推力大小，m₂为任务平台质量；

步骤2)测量得到组合体实时摆角θ，并通过微分计算得到组合体摆角速率

步骤3)通过步骤1)与步骤2)得到的ω(t)、θ与根据公式计算得到组合体摆动相位角

步骤4)通过步骤3)得到的组合体摆动相位角根据公式计算得到系绳指令绳长l_d，使绳子组合体的系绳长度l按照指令绳长l_d改变，其中，l_b为系绳基准长度，A为绳长改变幅值。

本发明具有的有益效果是：

本发明提供了简单、有效的空间绳系组合体摆动控制方法，能够通过对系绳长度的控制对组合体摆动抑制，具有控制简单、工程实现方便等优点。

附图说明

图1是本发明的空间绳系组合体摆动模型。

图2是本发明的摆动抑制控制方法流程图。

图3是本发明的摆角时间历程。

图4是本发明的系绳长度时间历程。

图5是本发明的系绳张力时间历程。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

空间绳系组合体模型示意图如图1所示，质量为m₁的目标物通过系绳与质量为m₂的任务平台进行连接，系绳长度为l，任务平台作用有沿x轴正方向的喷气推力F，系绳与x轴夹角θ为组合体摆角，系绳张力为F_T。

系统假设如下：

(1)组合体运动在二维平面内，暂不计入面外运动的影响；