[发明专利]一种考虑质心位置不确定性的上面级矢量推力控制方法

摘要

一种考虑质心位置不确定性的上面级矢量推力控制方法，首先分析质心位置不确定对上面级姿控系统期望姿态的影响。其次分析质心位置不确定性导致的上面级矢量推力对上面级实际作用力矩与控制器力矩的关系。最后设计考虑质心位置不确定时的上面级矢量推力控制率，包含姿态稳定阶段和姿态修正阶段。姿态稳定阶段可根据系统稳态输出修正上面级本体的期望姿态并获取质心不确定性导致的控制器稳态输出；姿态修正阶段根据稳定阶段获取的参数消除质心位置不确定性对矢量推力控制的影响。本发明的矢量推力控制方法可使得上面级矢量发动机的推力矢量方向既能跟踪制导指令方向又通过上面级本体质心，保证了上面级轨道转移段的安全系数和变轨精度。

主权项

1.一种考虑质心位置不确定性的上面级矢量推力控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)根据已知上面级的质心位置rc，计算矢量推力过质心位置rc时矢量发动机相对上面级本体的转角(αsd,βsd)；(2)根据上面级矢量发动机矢量推力的制导指令方向(ξ_d,ζ_d)获取矢量发动机的制导指令姿态其中(ξ_d,ζ_d)分别为制导系统给出的期望的矢量推力在轨道坐标系下的俯仰角和方向角；(3)根据矢量发动机的制导指令姿态和矢量推力通过上面级质心位置r_c时的矢量发动机相对上面级本体的转角(α_sd,β_sd)计算上面级本体的期望姿态角(4)采用控制率对上面级进行姿态控制，使得矢量推力的方向既能跟踪制导指令方向又能通过上面级本体质心位置r_c；其中k_D>0，k_P>0为控制器的增益系数，T_b＝[T_bx T_by T_bz]^T为上面级本体的控制力矩，T_bx,T_by,T_bz分别为滚转轴、俯仰轴和偏航轴的控制力矩，I为上面级本体的转动惯量；(5)获取经过步骤(4)控制稳定后矢量发动机相对上面级本体的转角(α_bs,β_bs)，再次根据矢量发动机的制导指令方向计算获得上面级的实际期望姿态角(6)采用控制率对上面级再次进行姿态控制，使得矢量推力的方向既能跟踪制导指令方向又能通过上面级本体的实际质心位置其中(T_b)_p1为经过步骤(4)控制稳定后控制器输出的稳态控制力矩。