[发明专利]一种图形化的多构型变换航天器控制系统仿真程序生成方法

说明书

一种图形化的多构型变换航天器控制系统仿真程序生成方法，包括组合体动力学模型构建方法；快速模型封装及模型库构建方法；多构型变换航天器控制系统建模方法；模型自动连线与布局方法；仿真程序自动生成方法。本发明能够对C/C++语言编写的基本模型(包括敏感器模型、控制器模型、执行机构模型、动力学模型、环境模型等)，进行规范化和集中管理，形成可复用模型库，采用数字化手段，以图形化交互操作方式，能够快速搭建出多构型变换的航天器控制系统仿真模型，自动生成支持多构型变换的控制系统仿真程序，所述方法已在空间站研制过程中应用，解决了空间站多构型仿真难于维护的难题，显著提升研制效率。

技术领域

本发明涉及一种图形化的多构型变换航天器控制系统仿真程序生成方法，属于航天器控制系统设计技术领域。

背景技术

空间站包含核心舱、实验舱I和实验舱II，组装建造过程中还涉及到各个阶段与载人飞船和货运飞船的对接，总计几十种构型，多种控制模式。现有技术中，《一种航天器姿轨控仿真程序自动化生成方法》只支持单一构型的一个或多个航天器仿真，如果按照此方法对多种构型建立多套仿真程序，或者手工建立一套仿真程序并编辑构型间转换的代码，实现效率低，程序正确性难以保证。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种图形化的多构型变换航天器控制系统仿真程序生成方法，能够对C/C++语言编写的基本模型(包括敏感器模型、控制器模型、执行机构模型、动力学模型、环境模型等)，进行规范化和集中管理，形成可复用模型库，采用数字化手段，以图形化交互操作方式，能够快速搭建出多构型航天器GNC系统仿真模型，并进行数学仿真验证，既做到自主可控，又显著提升研制效率。

本发明的技术解决方案是：一种图形化的多构型变换航天器控制系统仿真程序生成方法，包括：

通过单体航天器动力学模型构建组合体动力学模型；

对预设基本模型进行封装并构建模型库；

对多构型变换航天器控制系统进行建模，包括单体航天器建模、组合体航天器建模、飞行场景建模和飞行场景切换建模；

根据模型接口关系进行模型自动连线与布局；

基于仿真器模板生成仿真程序。

进一步地，所述组合体动力学模型包括：组合体姿态动力学仿真模块，组合体轨道动力学仿真模块，单体是否存在、单体与组合体之间的位置关系和相对姿态关系配置模块，从各单体产生的控制力和力矩转换为组合体的合力和合力矩的转换模块，从组合体姿态和轨道位置转换为各单体的姿态和位置的转换模块。

进一步地，所述单体航天器动力学模型包括将组合体动力学模型输出作为单体航天器动力学模型输入的接口，当该接口为空时，单体航天器动力学模型按照独立的单体动力学模型解算；当该接口不为空时，则将接收到的组合体动力学模型的输出信息作为本单体航天器动力学模型的动力学输出信息。

进一步地，所述对预设基本模型进行封装并构建模型库包括：

对预设的C/C++的基本模型的外部接口进行扫描，提取图形化建模所需的各种信息，包括接口和参数，形成模型的中性描述文件，完成对C/C++的基本模型的封装；

通过基础模型库，对经过封装的C/C++的基本模型进行集中管理，提供上传、下载和版本控制功能，为图形化的航天器控制系统建模提供基础数据。

进一步地，所述接口包括初始化函数、解算函数、指令响应函数、断点保存函数、断点恢复函数；所述参数包括初始化参数、输入参数、输出参数、接收指令表。

进一步地，所述对多构型变换航天器控制系统进行建模包括：