[发明专利]两级固定推力空间交会控制方法

权利要求书

1.一种两级固定推力空间交会控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：在相对坐标系下建立航天器交会运动的离散化模型：

X(k+1)＝F(X(k))+G(U(k))+Δ(k)    (1)

状态向量X和控制向量U为

X＝[X₁ X₂ X₃ X₄ X₅ X₆]^T，U＝[u_x u_y u_z]^T

其中，X₁＝x、X₂＝y、X₃＝z、而x、y和z为追踪航天器相对于目标航天器的相对位置；和为追踪航天器相对于目标航天器的相对速度；u_x、u_y和u_z分别为追踪航天器在坐标系三个轴的加速度控制量，控制量幅值离散域为A_U＝{-u_high，-u_low，0，u_low，u_high}，其中u_high＞0为发动机的最大推力对应的最大加速度控制量，u_low＞0为发动机的小推力对应的小加速度控制量，且u_high＞u_low＞0；Δ(k)表示由干扰力或者其他误差引起的扰动加速度；发动机最小工作时间间隔为T_min；

不考虑干扰Δ(k)作用，初始时刻t₀，设对离散系统即为k时刻；根据式(1)，k时刻交会状态X(k)并考虑控制量的不变性按照式(2)递推计算k+N时刻交会状态估计值：

X^(k+1)=F(X(k))+G(U(k))]]>

X^(k+2)=F(X^(k+1))+G(U(k))]]>(2)

...X^(k+N)=F(X^(k+N-1))+G(U(k))]]>

选取离散化采样时间T_s是发动机最小工作时间间隔T_min的1/N，N为一正整数；

步骤二：根据式(2)结果，计算式(3)的二次优化指标

J(k)=α1Σi=13X^i2(k+N)+α2Σi=46X^i2(k+N)+β[ux2(k)+uy2(k)+uz2(k)]---(3)]]>

式中α₁＞0、α₂＞0、β＞0；

步骤三：根据式(3)必然存在最优控制和满足下式

J(k)ux=ux*,uy=uy*,uz=uz*≤J(k)|ux|∈AU,|uy|∈AU,|uz|∈AU---(4)]]>

即和为k时刻到k+N的最优控制量；

步骤四：将最优控制量和作为实际系统控制量，计算追踪航天器发动机相应的推力，并按照计算推力控制发动机工作；

步骤五：在(T_min+t₀)时刻重复上述最优控制量计算过程，得到(T_min+t₀)时刻到(2T_min+t₀)时刻的发动机最优推力值；这样每隔T_min时间计算一次发动机最优推力，直至航天器运动到达停泊点。