[发明专利]一种基于相平面分析的飞行器大幅调姿控制方法

权利要求书

1.一种基于相平面分析的飞行器大幅调姿控制方法，其特征在于步骤如下：

(1)确定飞行器参数：包括初始角速度ω₀，最大角加速度绝对值预设角速度ω_switch并保证ω_switch0，原始目标姿态角θ_cxt,0，角度单位均采用弧度；

(2)根据上述初始角速度ω₀，最大角加速度绝对值以及原始目标姿态角θ_cxt,0，计算目标姿态角θ_cxt；

(3)在每个控制周期，执行如下步骤：

(3.1)实时获取飞行器的实际角速度ω与实际姿态角θ；

(3.2)计算切换姿态角θ_switch以及实际姿态角与目标姿态角间的偏差θ_e＝θ-θ_cxt；

(3.3)设置精控区，在精控区内根据控制精度要求采用预设的控制律进行控制，在精控区外，根据下式给定控制指令u：

其中u以产生正向角加速度为正，以产生负向角加速度为负，u∈[-u_max,u_max]，u_max表示所用执行机构的最大输入。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中目标姿态角的计算考虑初始角速度的大小影响，将控制目标向需求方向整周延伸从而避免反向控制造成的燃料和时间的浪费。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述目标姿态角的计算公式如下：

式中，函数fix(·)表示取输入变量的整数部分，其中

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：目标姿态角的计算公式，当调姿过程对时间消耗不敏感，或|θ_switch,0|≥4π时，采用下列关系式对计算的θ_cxt,1进行修正：

当调姿过程对时间消耗敏感且|θ_switch,0|4π时，θ_cxt＝θ_cxt,1；

其中θ_th为目标阈值，应满足0≤θ_th2π。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的切换姿态角计算公式为

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：精控区满足如下精控条件：|θ_e+K_dω|θ_on，θ_on为精控条件阈值，K_d为精控条件速度权重。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：精控区内采用的控制律由下式确定：

其中，u_-1为上一周期控制输出，K_d1为精控律速度项增益，m为精控滞环系数，h为精控律阈值并应小于精控条件阈值θ_on。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：0≤h≤h^*，其中h^*为控制精度要求；0m1。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：若对控制精度要求很低，精控区不控,即令u＝0。