[发明专利]一种基于执行机构归一化可达集顶点的控制分配方法

权利要求书

1.一种基于执行机构归一化可达集顶点的控制分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、判断执行机构是否有故障信息，

判断结果为是，执行步骤二，判断结果为否，执行步骤三，

步骤二、离线计算并更新执行机构的可达集信息，

可达集信息包括每个执行机构的可达集包络面顶点信息、可达集信息单元球、可达集包络面信息和可达集包络面顶点对应的饱和控制量信息，

根据执行机构的配置信息获得每个执行机构的可达集包络面顶点，归一化可达集包络面顶点，构建可达集信息单元球，获得可达集包络面信息，获得可达集包络面顶点对应的饱和控制量信息，

步骤三、将系统给定的期望控制量归一化处理，形成单位期望力矩，所述单位期望力矩与可达集信息单元球相交形成单位期望力矩点，所述可达集信息单元球为执行机构的可达集信息中的一种数据，

步骤四、在所述可达集信息单元球上确定与单位期望力矩点相邻的n个归一化可达集包络面顶点，进而确定包含所述n个归一化可达集包络面顶点的可达集包络面，其中，n为自然数，6≥n≥2，

步骤五、逐个核对步骤四搜索到的可达集包络面，确定与单位期望力矩方向射线相交的可达集包络面，

步骤六、根据与单位期望力矩相交的可达集包络面的可达集包络面顶点对应的饱和控制量计算执行机构的实际控制量，完成各执行机构实际控制量的计算。

2.根据权利要求1所述的一种基于执行机构归一化可达集顶点的控制分配方法，其特征在于，步骤二所述的离线计算执行机构的可达集信息的方法包括以下步骤：

步骤a、确定每个执行机构在星体上的位置及指向，确定整个执行机构配置的控制效力矩阵，每个执行机构的推力的输出定义域为[u_min，u_max]形式的单个连续区间，且任意3个执行机构不共面，其中，u_min为每个执行机构输出的最小推力，u_max为每个执行机构输出的最大推力，

步骤b、判断执行机构的数量是否小于10个，

判断结果为是，执行步骤c，判断结果为否，执行步骤d，

步骤c、基于执行机构控制效力矩阵的零空间寻找整个执行机构配置的可达集包络面顶点并存储，然后执行步骤e， 

步骤d、基于执行机构控制效力矩阵的行空间寻找整个执行机构配置的可达集包络面顶点并存储，

步骤e、根据整个执行机构配置的可达集包络面顶点构建可达集包络面信息并存储，

步骤f、确定每个可达集包络面顶点对应的各执行机构的饱和控制量并存储，

步骤g、归一化可达集包络面顶点，构建可达集信息单元球并存储。

3.根据权利要求1所述的一种基于执行机构归一化可达集顶点的控制分配方法，其特征在于，步骤五确定与单位期望力矩方向射线相交的可达集包络面的方法为：

在存储的执行机构的可达集包络面信息中搜索包含所述n个归一化可达集包络面顶点的可达集包络面，依次验证每个搜索到的可达集包络面是否与单位期望力矩方向相交，满足关系式aa_d＝a_di+b(a_dj-a_di)+c(a_dk-a_di)的可达集包络面即为与单位期望力矩方向相交的可达集包络面，

整个执行机构配置中任意3个执行机构不共面，则每个可达集包络面均为平行四边形，

其中，a_d为单位期望力矩，a_di、a_dj和a_dk分别为平形四边形的可达集包络面四个顶点中的任三个，且a_dj和a_dk均为a_di的邻近顶点，a、b和c为系数，且a＞0，1＞b＞0，1＞c＞0。

4.根据权利要求1所述的基于归一化可达集顶点的执行机构的控制分配方法，其特征在于，步骤六计算执行机构的实际控制量的方法为：

步骤1、在执行机构的可达集信息存储的数据中找到与单位期望力矩方向射线相交的可达集包络面中三个顶点a_di、a_dj和a_dk对应的控制量u_di、u_dj和u_dk，

步骤2、判断是否满足条件a≥1，

判断结果为是，执行步骤3，判断结果为否，执行步骤4，

步骤3、执行机构输出的控制量为u＝[u_di+b(u_dj-u_di)+c(u_dk-u_di)]/a，控制分配完成，

步骤4、执行机构输出的控制量为u＝[u_di+b(u_dj-u_di)+c(u_dk-u_di)]，控制分配完成，

其中，a_di、a_dj和a_dk分别为平形四边形的可达集包络面四个顶点中的任三个，且a_dj和a_dk均为a_di的邻近顶点，a、b和c为系数，且a＞0，1＞b＞0，1＞c＞0。