[发明专利]一种基于特征模型的航天器无拖曳控制方法

摘要

本发明提供了一种基于特征模型的航天器无拖曳控制方法，该方法在每个控制周期，接收加速度计反馈的残余加速度测量值；考虑被控航天器、推力器与加速度计的动力学特征，基于从推力器指令输入至加速度计测量输出的特征模型，根据黄金分割自适应控制律、逻辑积分控制律和逻辑双重积分控制律，分别计算当前控制周期的黄金分割自适应控制分量、逻辑积分控制分量、逻辑双重积分控制分量；将当前控制周期的黄金分割自适应控制分量、逻辑积分控制分量和逻辑双重积分控制分量合成，得到推力器控制指令，并将其发送至推力器。本发明方法充分考虑了空间环境特征，使航天器的非引力加速度抑制精度优于传统的积分控制方法和嵌入式模型控制方法。

主权项

一种基于特征模型的航天器无拖曳控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)、考虑航天器无拖曳控制系统中被控航天器、推力器与加速度计的动力学特征，定义从推力器指令输入至加速度计测量输出的特征模型形式为：y(k+1)＝f1(k)y(k)+f2(k)y(k‑1)+g0(k)u(k)式中，y(k+1)为下一控制周期的残余加速度测量值，y(k)表示当前控制周期残余加速度测量值，y(k‑1)表示上一控制周期的残余加速度测量值；u(k)表示当前控制周期推力器输入指令，f1(k)、f2(k)和g0(k)表示当前控制周期特征模型的特征系数；(2)、定义θ(k)＝[f1(k),f2(k),g0(k)]T，引入回归向量φ(k)＝[y(k),y(k‑1),u(k)]T，令k＝0，初始化φ(0)＝[0,0,0]T、ui(0)＝0、uii(0)＝0，之后，在每个控制周期将k加1更新k，并实时获取当前控制周期残余加速度测量值y(k)，执行步骤(3)～(7)：(3)、采用梯度下降算法，计算当前控制周期特征模型的特征系数的估计值(4)、根据当前控制周期的残余加速度测量值y(k)、上一控制周期的残余加速度测量值y(k‑1)、当前控制周期特征模型的特征系数的估计值和黄金分割自适应控制律，计算得到当前控制周期黄金分割自适应控制分量ug(k)；(5)、根据当前控制周期的残余加速度测量值y(k)和逻辑积分控制律，计算当前控制周期逻辑积分控制分量ui(k)；(6)、根据当前控制周期的残余加速度测量值y(k)和逻辑双重积分控制律，计算当前控制周期逻辑双重积分控制分量uii(k)：uii(k)＝2uii(k‑1)‑uii(k‑2)‑Kiiy(k)式中，uii(k)表示当前控制周期逻辑双重积分控制分量，uii(k‑1)表示上一控制周期逻辑双重积分控制分量，uii(k‑2)表示上上控制周期逻辑双重积分控制分量，Kii表示逻辑双重积分增益，uii(0)＝0，uii(1)＝‑Kiiy(1)；(7)、将当前控制周期的黄金分割自适应控制分量ug(k)、逻辑积分控制分量ui(k)和逻辑双重积分控制分量uii(k)合成得到当前控制周期推力器输入指令u(k)：u(k)＝ug(k)+ui(k)+uii(k)。