[发明专利]一种拖曳变轨中利用拖曳飞行器机动的系绳摆动抑制方法

权利要求书

1.一种拖曳变轨中利用拖曳飞行器机动的系绳摆动抑制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立系绳拖曳变轨动力学模型

其中，Oxyz为地心惯性系，Sx_by_bz_b为组合体系统的本体坐标系，地心惯性系的Oz轴和组合体本体坐标系的Sz_b轴平行；θ是Sx_b轴和Ox轴的夹角，R为地心O到组合体质心S的距离，α为真近点角，即OS与Ox轴的夹角；l为空间系绳长度；m₁为拖曳飞行器质量，m₂为目标星质量，ρ为空间系绳的平均线密度，m_t＝ρl为空间系绳质量；μ＝3.98603×10¹⁴m³/s²为地心引力常数，m＝m₁+m₂+m_t为组合体系统的总质量，m^*＝(2m₁+m_t)(2m₂+m_t)/4m-m_t/6为组合体系统的约化质量；F_R和F_α分别为作用于拖曳飞行器上的组合体拖曳变轨径向推力和切向推力；分别为R和α的一阶和二阶导数，为θ的二阶导数；

步骤2：计算状态变量R,α,θ的跟踪指令

θ角的跟踪指令为变轨推力作用下的系绳平衡位置，跟踪指令θ_d为：

θ_d＝arctan(F_αd/F_Rd)；

步骤3：设计状态变量R,α,θ的第一层滑模面，并计算R和α通道在滑模面上的等效控制量；

状态变量R,α,θ的第一层滑模面为：

其中，s₁，s₂和s₃分别是设计的状态变量R,α,θ的滑模面，c₁，c₂和c₃分别是设计的常值系数；

等效控制量为：

其中：[]⁺表示该矩阵的伪逆；

步骤4：构造第二层滑动平面，并推导系统总的控制量

构造第二层滑模面：S＝s₁+λs₂+ληs₃

其中，S为设计的第二层滑模面，λ和η分别为设计的系数；

系统总的控制量为：

u_s为切换控制量：

以系统总的控制量对系绳摆动角进行抑制。