[发明专利]一种姿态控制与姿态测量分时复用的航天器姿态控制方法

权利要求书

1.一种姿态控制与姿态测量分时复用的航天器姿态控制方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、设定航天器姿态闭环控制采样周期，并将单位航天器姿态闭环控制采样周期划分为姿态测量分时时间区间和姿态控制分时时间区间；

步骤二、在姿态控制分时时间区间内进行执行器力矩指令规划；所述执行器力矩指令规划具体包括：

在姿态控制分时时间区间内采用梯形指令规划，将姿态控制分时时间区间(t_s,t_k]依次分为力矩上升段力矩平稳段及力矩下降段力矩上升段、力矩平稳段及力矩下降段的时长均为1/3姿态控制分时时间区间，规划后的力矩指令如下式(1)所示：

其中，T(t)表示t时刻执行器力矩指令；t_k-1和t_k分别为第k个航天器姿态闭环控制采样周期(t_k-1,t_k]的开始时刻和结束时刻；(t_k-1,t_s]为姿态测量分时时间区间，t_s为姿态测量分时时间区间的结束时刻；为力矩上升段的结束时刻，为力矩平稳段的结束时刻；T_b为指令规划后力矩平稳段的力矩指令；

步骤三、利用冲量等效原理确定力矩指令规划后的力矩指令；

步骤四、设计姿态控制器实现分时后的航天器姿态闭环控制。

2.根据权利要求1所述一种姿态控制与姿态测量分时复用的航天器姿态控制方法，其特征在于，步骤三中所述矩指令规划后的力矩指令的确定具体包括：

在单位航天器姿态闭环控制采样周期内，利用冲量等效原理建立如下式(2)：

其中，T′_b为分时复用前单位采样周期内姿态控制器提供的控制力矩；

结合式(1)、式(2)，整理后得到：

其中，T_b为指令规划后力矩平稳段的力矩指令。

3.根据权利要求2所述一种姿态控制与姿态测量分时复用的航天器姿态控制方法，其特征在于，步骤四中所述姿态控制器的设计具体为：

所述姿态控制器采用PD控制器；依赖航天器闭环控制稳定性分析，设计三轴闭环控制的PD控制器，如下式：

其中，T_bx、T_by、T_bz分别为T_b在X轴、Y轴、Z轴方向的分量；K_px为X方向PD控制器的比例参数、K_py为Y方向PD控制器的比例参数、K_pz为Z方向PD控制器的比例参数；K_dx为X方向PD控制器的微分参数，K_dy为Y方向PD控制器的微分参数，K_dz为Z方向PD控制器的微分参数；θ、ψ分别为航天器在X轴、Y轴、Z轴方向的姿态角；分别为θ、ψ的导数。