[发明专利]一种载人飞船姿态控制方法

摘要

一种载人飞船姿态控制方法，步骤为：(1)判断载人飞船是否进入手动交会对接控制模式，如果进入则进行下一步，否则退出；(2)判断手控交会对接允许标志，如果允许则进行下一步，否则退出；(3)从载人飞船姿轨控分系统获取有效的原始姿态角数据θ_i和原始姿态角速度数据ω_i；(4)预测载人飞船的目标姿态角θ_i'，θ_i'＝θ_i+kω_i，其中k为调整系数；(5)利用步骤(4)的结果，计算载人飞船姿态控制参数转移矩阵M_xy,x′y′，将载人飞船的姿态角由飞船坐标系转换至显示屏坐标系；(6)根据显示屏坐标系下前后两个时刻载人飞船姿态的横、纵坐标变化，由航天员手动对载人飞船的姿态进行实时控制调整。

主权项

一种载人飞船姿态控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)首先判断载人飞船是否进入手动交会对接控制模式，如果进入手动交会对接控制模式则进行下一步，否则退出；(2)判断手控交会对接允许标志，如果允许手控交会对接，则进行下一步，否则退出；(3)从载人飞船姿轨控分系统获取有效的原始姿态角数据θ_i和原始姿态角速度数据ω_i，其中i的取值为1、2和3，分别对应载人飞船的偏航姿态、俯仰姿态、滚动姿态；(4)利用步骤(3)的结果，预测载人飞船的目标姿态角θ_i'，θ_i'＝θ_i+kω_i，其中k为调整系数，k＝2f，f为载人飞船姿轨控分系统原始姿态角数据的更新频率；(5)利用步骤(4)的结果，计算载人飞船姿态控制参数转移矩阵M，$\begin{array}{c}M=\left[\begin{array}{ccc}\cos {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& \sin {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& 0\\ -\sin {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& \cos {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}1& 0& -x_0\\ 0& 1& -y_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{ccc}\cos {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& \sin {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& -x_0\cos {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}-y_0\sin {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}\\ \sin {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& \cos {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}& -x_0\sin {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}-y_0\cos {{\mathrm{\θ}}_i}^{\′}\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\end{array}$将载人飞船的姿态角由飞船坐标系转换至显示屏坐标系，其中‑x₀cosθ_i'‑y₀sinθ_i'和‑x₀sinθ_i'‑y₀cosθ_i'分别为转换后显示屏坐标系下载人飞船姿态角的横坐标和纵坐标；所述的飞船坐标系的原点O为载人飞船的质心，OX指向飞行方向，OZ轴指向地球质心，OY与OX轴、OZ轴组成右手系；所述的显示屏坐标系的原点在载人飞船控制显示屏的中心，横轴沿水平方向，纵轴沿竖直方向；x₀、y₀表示载人飞船的姿态角映射到显示屏坐标系下的起始姿态横坐标和纵坐标；(6)利用步骤(5)的结果，根据显示屏坐标系下当前时刻和预测时刻载人飞船姿态角的横、纵坐标变化，由航天员手动对载人飞船的姿态进行实时控制调整。