[发明专利]一种主动指向超静平台指令力分配阵重构方法

权利要求书

1.一种主动指向超静平台指令力分配阵重构方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将主动指向超静平台安装于卫星光学载荷底部，其上平面与载荷相连；主动指向超静平台由N个智能挠性作动器构成；每个作动器包含直线电机的主动环节以及位移敏感器部分；位移敏感器用于测量直线电机的平动位移；

(2)建立主动指向超静平台各个智能挠性作动器输出力与卫星载荷质心受到的力和力矩的动力学模型；

(3)以主动指向超静平台为执行机构，建立载荷姿态动力学模型；

(4)设计卫星载荷姿态控制器，通过载荷控制器计算载荷姿态控制目标力矩u_pr；

(5)判断主动指向超静平台作动器故障个数M_FF；若M_FF＝0，则进行步骤(7)；否则进行步骤(6)；

(6)设计主动指向超静平台指令力重构方法，计算得到重构后的主动指向超静平台的雅克比矩阵J_pnew；

(7)计算得到主动指向超静平台作动器指令力。

2.根据权利要求1所述的一种主动指向超静平台指令力分配阵重构方法，其特征在于：所述步骤(2)中建立模型的具体过程为：

其中，F_L＝[F₁ F₂…F_N]^T为各个智能挠性作动器输出的实际驱动力向量；

F_fp＝[F_fpx F_fpy F_fpz]^T为施加于载荷质心的三个方向的控制力；

u_fp＝[u_fpx u_fpy u_fpz]^T为施加于载荷质心的三轴控制力矩；

J_p为主动指向超静平台对载荷质心的雅克比矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种主动指向超静平台指令力分配阵重构方法，其特征在于：所述J_p为N×6的矩阵，具体为

e_i为第i个作动器底部安装点到卫星载荷安装点的单位向量，且其中，b_i为从作动器底部安装面中心指向作动杆与作动器底部面交点的位置向量，p_i为从卫星载荷质心指向作动杆与卫星载荷安装面交点的位置向量；x₀＝[0 0 h_op]^T为作动器底部安装面中心到有效载荷质心的位置向量；N为作动器个数，×为向量叉乘符号，上标T为转置符号；Jp前三列对应载荷平动x方向、y方向、z方向安装向量阵；Jp后三列对应载荷滚动、俯仰、偏航方向安装向量阵。

4.根据权利要求3所述的一种主动指向超静平台指令力分配阵重构方法，其特征在于：所述步骤(3)建立载荷姿态动力学模型的具体形式为

其中，I_p＝diag(I_px,I_py,I_pz)分别为载荷x轴、y轴、z轴的惯量在质心本体系下的表达，I_px为载荷x轴惯量，I_py为载荷y轴惯量，I_pz为载荷z轴惯量；ω_p＝diag(ω_px,ω_py,ω_pz)为载荷x轴、y轴、z轴的角速度；q_p为载荷姿态四元数；Ω(ω)为载荷姿态阵，m_p分别为载荷三轴质量阵；v_p为载荷三轴平动速度；R_p为载荷三轴平动位移；F_tp为载荷质心受到的三轴合力；u_tp为载荷质心受到的三轴合力矩。