[发明专利]一种多星组合体状态下推力器智能配置方法

说明书

本发明提供了一种多星组合体状态下推力器智能配置方法及系统，包含如下步骤：步骤1：多星各自均安装多台推力器，为多星独立工作时的姿态控制提供多轴控制力矩，得到多星各所述推力器的力臂变化情况；步骤2：在多星组合体状态下，根据多星各所述推力器布局和力臂变化情况，综合配置多轴姿态控制推力器使用方案；步骤3：在远地点变轨点火阶段，根据轨控发动机干扰力矩的大小，智能切换所述推力器使用方案。本发明用于双星或多星组合体飞行状态，可提高组合体状态下推力器使用方案的冗余度，优化双星或多星燃料利用率。

技术领域

本发明涉及推力器配置的技术领域，具体地，涉及一种多星组合体状态下推力器智能配置方法及系统。

背景技术

由于空间复杂任务的需要，部分地球静止轨道卫星是以双星或多星组合体状态共同完成转移段变轨进入静止轨道，再分离各自独立执行任务。在该类任务中，为提高平台利用率，转移段组合体的姿态控制并不额外配置执行机构，应有效利用组合体上的执行机构，合理配置执行机构使用方案。

目前，大部分组合体控制方法研究均以其中一颗星的执行机构作为组合体的执行机构。如“组合体航天器姿态的智能自适应控制方法”(期刊论文，空间控制技术与应用，2009.2)，控制对象为空间站和飞船构成的组合体，但仅由飞船上的推力器产生控制力矩；如“组合体质量特性辨识和自适应姿态控制”(硕士学位论文，2018.6)，研究对象为服务航天器和目标航天器构成的组合体，执行机构为服务航天器上的执行机构。“基于观测器的上面级姿控发动机时间滞后补偿控制方法”(期刊论文，上海航天，2018)，研究对象为上面级和航天器组成的组合体，但执行机构仅为上面级上的推力器。

公开号为CN105867406A的中国发明专利文件公开了一种组合体航天器闭环反馈最优控制分配方法，针对组合体航天器存在执行机构安装偏差、执行机构饱和及能量约束问题，设计一种闭环反馈最优控制分配方法；首先，建立包含执行机构安装偏差的组合体航天器姿态运动学和动力学模型；其次，针对该组合体航天器运动学和动力学模型，设计一种组合体航天器抗饱和姿态稳定控制器，求解得到组合体航天器三轴虚拟姿态稳定控制指令；然后，基于该虚拟控制指令设计开环最优控制分配方法，使得分配满足能量最优的约束条件；最后，基于开环最优控制分配方法，设计闭环反馈最优控制分配方法来减小执行机构安装偏差带来的分配误差；该文件具有可靠性高和能量消耗少的优点，适用于组合体航天器多个执行机构之间的控制分配。该文件适用于航天器多个执行机构之间的控制分配，但执行机构采用的是有饱和限制的飞轮。

针对上述中的现有技术，发明人认为组合体状态下推力器使用方案存在较低冗余度，双星燃料利用率较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多星组合体状态下推力器智能配置方法及系统，

根据本发明提供的一种多星组合体状态下推力器智能配置方法，包含如下步骤：

步骤1：多星各自均安装多台推力器，为多星独立工作时的姿态控制提供多轴控制力矩，得到多星各所述推力器的力臂变化情况；

步骤2：在多星组合体状态下，根据多星各所述推力器布局和力臂变化情况，综合配置多轴姿态控制推力器使用方案；

步骤3：在远地点变轨点火阶段，根据轨控发动机干扰力矩的大小，智能切换所述推力器使用方案。

优选的，所述步骤2中，所述推力器使用方案综合配置考虑的约束条件包括：双星燃料携带量、组合体下推力器羽流遮挡关系、组合体下推力器力臂大小和推力器管路主备份关系。

优选的，所述步骤2中，组合体状态下的所述推力器使用方案包括使用其中一颗星的推力器或者交叉复用多星的推力器。

优选的，所述步骤3中，所述推力器使用方案的智能切换的流程是：当轨控发动机干扰力矩较小时，默认采用其中一颗星的推力器，当轨控发动机干扰力矩较大，推力器期望控制脉宽超过设定阈值时，同时启用双星或多星的推力器，增大姿控力矩。