[发明专利]针对空间非合作目标的相对轨道设计及高精度姿态指向控制方法

摘要

针对空间非合作目标的相对轨道设计及高精度姿态指向控制方法，本发明涉及相对轨道设计及高精度姿态指向控制方法。本发明是要解决现有技术在跟踪位置范围受限时轨道控制困难，轨道姿态耦合控制时影响姿态指向精度等问题。一、追踪航天器相对空间非合作目标航天器的掠飞轨迹设计；二、追踪航天器相对空间非合作目标航天器的转移轨迹设计；三、追踪航天器相对空间非合作目标航天器的姿态控制器设计，即完成了针对空间非合作目标的相对轨道设计及高精度姿态指向控制方法。本发明应用于空间航天器领域。

主权项

针对空间非合作目标的相对轨道设计及高精度姿态指向控制方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、追踪航天器相对空间非合作目标航天器的掠飞轨迹设计；二、追踪航天器相对空间非合作目标航天器的转移轨迹设计，转移轨迹优化设计具体为：1)、第一步优化使用等时间间隔的脉冲方式，将N‑1个需要优化的时间间隔减少到1个转移总时间量，再与中间脉冲点的位置一同优化，优化变量，目标函数以及约束条件三个部分如下：优化变量：W1＝[tf,rt2,...,rtN‑1]目标函数：约束条件：W1(1)>0,|ΔVxi|≤ΔVmax,|ΔVyi|≤ΔVmax,|ΔVzi|≤ΔVmax其中，ρ为转移时间和燃料消耗部分的比值，P为性能指标，tf：转移总时间，rti：转移段第i个脉冲施加点的相对位置，则追踪航天器x方向施加的第i个速度脉冲增量为ΔVxi，则追踪航天器y方向施加的第i个速度脉冲增量为ΔVyi，则追踪航天器z方向施加的第i个速度脉冲增量为ΔVzi，单轴每次施加的速度脉冲幅值上限为ΔVmax；2)、第二步优化利用第一步优化得到的轨迹，使用MATLAB中的函数拟合工具箱，选取形如下式的傅立叶型函数拟合出转移轨迹随时间变化的函数，其中a0,a1,a2,a3,b1,b2,b3,ω0为拟合系数，t表示时间，对时间间隔再进行优化，得到时间间隔不等的脉冲控制方案，优化变量，目标函数以及约束条件三个部分如下：优化变量：W2＝[Δt1,Δt2,...,ΔtN‑1]目标函数：约束条件：三、追踪航天器相对空间非合作目标航天器的姿态控制器设计，即完成了针对空间非合作目标的相对轨道设计及高精度姿态指向控制方法。