[发明专利]一种对时变调姿目标的程序四元数在线规划方法

摘要

本发明公开了一种对时变调姿目标的程序四元数在线规划方法，属于飞行器控制系统设计领域。该方法根据调姿初始姿态的四元数描述和t时刻调姿时变目标姿态计算转动四元数P(t)，根据P(t)计算参数α(t)及E1(t)、E2(t)、E3(t)，并根据α(t)的范围进一步得到及根据调姿总时间T和参数α(t)计算参数从而计算得到t时刻在线规划的程序四元数。本发明针对调姿目标姿态随时间变化，且目标姿态时变过程中调姿范围可由小于180度变为大于180度的情形，提供了一种普适性强、易于软件实现的飞行器调姿程序四元数在线规划方法，该方法可保证调姿空间角度为最小，调姿过程平滑连续，实现原理清楚，且简单可靠，算法复杂度低、易于软件实现。

主权项

一种对时变调姿目标的程序四元数在线规划方法，其特征在于包括如下步骤：设调姿起始时刻为t0，调姿总时间为T，在调姿过程的任意时刻t∈[t0,t0+T]，按如下步骤计算在线规划的程序四元数：(1)根据飞行器调姿时的初始姿态四元数描述Qcx(t0)和t时刻的时变目标姿态利用公式计算t时刻的转动四元数P(t)，其中，为Qcx(t0)的共轭，表示四元数乘，其中，(2)根据转动四元数P(t)计算t时刻的转角参数α(t)及转轴参数E1(t)、E2(t)、E3(t)，计算公式为：α(t)＝2cos‑1(p0(t))，(3)对转角参数α(t)进行转化，使其位于[‑π,+π]之间，得到同时对E1(t)、E2(t)、E3(t)进行更新，得到(4)对进行连续化处理，同时更新(5)利用如下公式计算t时刻的参数当t0≤t≤(t0+T/2))时，有：α^(t)=2α‾(t)(t-t0T)2]]>当(t0+T/2)≤t≤t0+T)时，有：α^(t)=α‾(t)[1-2(t-t0T-1)2]]]>(6)利用公式得到t时刻在线规划的程序四元数Qcx(t)，其中，