[发明专利]一种时空可变流场下飞行器的球面轨道编队跟踪控制方法

摘要

本发明公开一种时空可变流场下飞行器的球面轨道编队跟踪控制方法，飞行器的动态是球坐标系中表示的非完整动力学方程并且已知流场是随着时间和空间变化的，所述方法包括如下步骤：a)用弗莱纳公式表示以球坐标系下的飞行器动力学方程；b)计算球面跟踪误差、轨道跟踪误差以及横向编队误差；c)设计期望的横摆角速度、倾侧角速度以及线加速度，使得误差达到设计要求的同时保障飞行器不运动到南北极的连线；d)设计横摆角和倾侧角加速度使得实际的横摆和倾侧角速度达到期望值。此种方法简单可靠、精度较高，适应于任意已知时空可变流场中的协作监测等复杂任务。

主权项

1.一种时空可变流场下飞行器的球面轨道编队跟踪控制方法，其特征在于：飞行器的动态是球坐标系中表示的非完整动力学方程并且已知流场是随着时间和空间变化的，所述方法包括如下步骤：a)用弗莱纳公式表示以球坐标系下的飞行器动力学方程；所述步骤a)包括如下步骤：a1)合成球坐标系中飞行器运动学方程和流场流速，计算弗莱纳方程中飞行器合成速度对应的横摆角；a2)由横摆角计算弗莱纳方程中飞行器合成速度对应的主法方向；a3)由合成速度对应的横摆角和主法方向，计算飞行器合成速度对应的俯仰角和单位速度方向；a4)计算与合成速度方向和主法方向都垂直的次法方向；a5)由合成速度对应的主法方向、计算飞行器速度以及流场流速，计算合成速度投影到轨道所在平面中的大小；a6)由合成速度对应的主法方向、单位速度方向、次法方向以及合成速度投影到轨道所在平面中的大小得到球坐标系下的飞行器弗莱纳方程；b)计算球面跟踪误差、轨道跟踪误差以及横向编队误差；c)设计期望的横摆角速度、倾侧角速度以及线加速度，使得误差达到设计要求的同时保障飞行器不运动到南北极的连线；d)设计横摆角和倾侧角加速度使得实际的横摆和倾侧角速度达到期望值。