[发明专利]一种燃料消耗低与过程稳定的电磁航天器构型重构方法

摘要

本发明属于电磁航天器技术领域，具体涉及一种燃料消耗低与过程稳定的电磁航天器构型重构方法。该方法主要步骤为：(S1)分别计算电磁航天器编队系统的初始相对平衡态构型和目标相对平衡态构型，(S2)设计时间区间为期望的初始相对平衡态不稳定流形与目标相对平衡态稳定流形连接时段；(S3)分别选取初始相对平衡态构型全局流形中的不稳定流形，目标相对平衡态构型全局流形中的稳定流形上一定数量的离散状态点，并建立关于状态点之间偏差的标量优化目标函数，设计脉冲速度增量以及电磁磁矩使标量优化目标函数趋近于0，实现两个航天器的重构。本发明在构型重构设计中引入电磁力操控，充分利用其不消耗燃料的优势，且稳定性较好。

主权项

1.一种燃料消耗低与过程稳定的电磁航天器构型重构方法，应用于双电磁航天器组成的电磁航天器编队系统，其特征在于，(S1)分别计算电磁航天器编队系统的初始相对平衡态构型和目标相对平衡态构型，包括步骤：(S11)以电磁航天器编队系统的质心CM为原点o_CM，建立动力学建模参考坐标系o_CMxyz，o_CMx轴沿CM地心距方向，o_CMy轴沿轨道速度方向，o_CMz轴与o_CMx轴、o_CMy轴构成右手直角坐标系，基于坐标系o_CMxyz，建立各个航天器相对CM的平动运动动力学方程；(S12)根据各个航天器的平动运动动力学方程，求解电磁航天器编队系统的径向、法向以及切向的相对平衡态条件；(S13)根据径向、法向以及切向的相对平衡态条件，得到系统相对平衡态X^*，再依据系统相对平衡态X^*对相对CM的平动运动动力学模型进行线性化，得到电磁航天器编队位于系统相对平衡态X^*的线性化模型；(S14)将X^*处设计的流形初始状态代入系统相对平衡态X^*的线性化模型并积分得到全局流形，所述全局流形包括稳定流形和不稳定流形；(S2)设计时间区间，所述时间区间为期望的初始相对平衡态不稳定流形与目标相对平衡态稳定流形连接时段；(S3)分别选取初始相对平衡态构型全局流形中的不稳定流形、目标相对平衡态构型全局流形中的稳定流形上一定数量的离散状态点，并建立关于状态点之间偏差的标量优化目标函数，设计脉冲速度增量以及电磁磁矩使标量优化目标函数趋于0，实现两个航天器从初始相距L1到期望相距L2的重构，L1、L2表示距离值。