[发明专利]两级固定推力空间交会控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间交会控制方法，特别是涉及一种两级固定推力空间交会控制方法。

背景技术

文献“有限推力交会的最省燃料轨迹(顾大可，段广仁，张卯瑞.宇航学报，2010，31(1)：75-81)”公开了一种有限常值推力实现交会的控制方法。该方法应用三角变换技术将推力约束转化为没有约束的虚拟控制，将控制量进行参数化描述并表示为分段常值函数，进而将最优控制问题转化为非线性规划问题。这种方法考虑了发动机最大推力约束，优化的发动机推力在最大推力范围内取多个不同常值，且随交会条件改变发生变化，计算量大，需要离线寻优。

发明内容

为了克服现有的常值推力实现交会控制方法在交会过程中发动机频繁开关机的不足，本发明提供一种两级固定推力空间交会控制方法，该方法应用滚动预测原理建立了优化指标函数、交会预测状态及交会推力控制量之间的对应关系，通过指标函数值比较计算即可确定发动机最优交会推力，可以解决发动机最小开关机时间设定条件下二次函数优化指标两级固定推力交会控制设计问题，能够大大降低交会过程中发动机开关机次数，工程实现容易。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种两级固定推力空间交会控制方法，其特点是包括以下步骤：

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))]]>