[发明专利]基于多系绳连接点对空间失稳目标的绕飞消旋控制方法

权利要求书

1.一种基于多系绳连接点对空间失稳目标的绕飞消旋控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，飞行器利用网状捕获载荷捕获目标，并形成系绳连接；

步骤2，根据目标形状，将网状捕获载荷与目标的接触等效为多个系绳连接点；

步骤3，绕飞消旋控制，包括：飞行器对目标进行主动绕飞以改变系绳张力作用方向，同时根据目标姿态运动及系绳伸展方向判断目标上的主系绳连接点，根据主系绳连接点计算所需期望张力，并利用系绳张力控制机构输出所需张力，实现对目标的消旋控制，同时判断连续消旋结束时间阈值T时间内目标角速度ω_t是否满足小于等于ω_down，若满足则绕飞消旋控制结束，若不满足则维持绕飞消旋控制；ω_down为角速度消旋阈值；

所述步骤2包括：将目标形状近似为规则几何体或多个规则几何体的拼接，将近似后的规则几何体或多个几何体拼接后的顶点等效为系绳连接点；

步骤3包括：步骤3.1，主动绕飞控制；步骤3.2，系绳张力控制；

步骤3.1包括：

绕飞姿态控制：采用星敏、陀螺组合定姿方式获得飞行器滚动轴姿态，利用激光成像雷达获得飞行器对目标的高低角和方位角；基于姿态测量结果获得当前姿态与对目标指向姿态的偏差，设计姿态控制律获得喷气时间指令，由飞行器的推力器输出；

绕飞轨道控制：由激光成像雷达测量飞行器与目标的相对位置；采用编队向量方式规划绕飞期望路径，由此获得当前位置与绕飞期望规划路径的偏差，并设计考虑前馈系绳张力的轨道控制律获得喷气时间指令，由飞行器推力器输出；

步骤3.2包括：

飞行器绕飞同时，根据目标姿态运动状态及与系绳伸展方向，判断目标上的主系绳连接点；

目标本体相对系绳方向的角速度其中ω_ts为目标本体相对飞行器本体角速度；ω_sfl为系绳方向坐标系相对系绳连接坐标系角速度；R_ts为飞行器本体系到目标本体系的转换矩阵；R_sfl为系绳连接坐标系到系绳方向坐标系的转换矩阵；

将角速度ω_tf分解为两个相互正交角速度，即ω_tf＝ω_τ·τ+ω_n·n，其中τ＝R_tsl为目标本体系下绳伸展方向的单位矢量；ω_τ＝ω_tf·τ为沿系绳伸展方向的角速度大小；为垂直系绳伸展方向单位矢量；ω_n＝ω_tf·n为在τ与ω_tf组成的平面内，且与τ正交的角速度矢量大小；

记网捕载荷与目标接触等效的多个系绳连接点为p_ti，i＝1,2,...,n，系绳连接点p_ti到目标质心的位置矢量为r_pti，则目标的各系绳连接点速度为V_rpti＝ω_tf×r_rpti；

若V_rpti在系绳伸展方向上的投影V_{rpti_τ}＝ω_n(n×r_pti)·τ为正，则判定该系绳连接p_ti为有效作用系绳牵挂点；

记V_{rptm_τ}为各系绳连接点速度V_rpti在系绳伸展方向τ上投影的最大值，其对应系绳连接点记为主系绳连接点p_{t_m}，其位置矢量记为r_{pt_m}；则根据主系绳连接点计算所需期望张力并利用系绳张力控制机构输出所需的张力，实现对目标的消旋控制；设计消旋过程系绳张力控制律T_tens为

式中，k_tens为角速度阻尼参数；ω_T为目标本体系下角速度ω_t在垂直系绳伸展方向的投影，且