[发明专利]配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法及装置

权利要求书

1.一种配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

将飞控软件输出的等效指令分配给各类执行机构，以作为各类执行机构的输入；

通过扫频试验获得各类执行机构的实测动态特性；动态特性包括第类执行机构的幅频特性和相频特性，其中，；

通过姿态动力学建模得到第i类执行机构从其输出到其引起的姿态响应的传递函数，获得各频率点的幅频特性和相频特性；

根据各类执行机构的实测动态特性以及第类执行机构从其输出到其引起的姿态响应的传递函数在各频率点的幅频特性和相频特性，计算得到第i类执行机构从等效指令到该类执行机构引起的姿态角的幅频特性和相频特性：

，

表示第类执行机构的指令系数；

建立从等效指令到总姿态角的等效姿态频域模型，其中，总姿态角为各类执行机构引起的姿态角的和。

2.根据权利要求1所述的配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法，其特征在于，所述将飞控软件输出的等效指令分配给各类执行机构的具体过程为：

为各类执行机构设置指令系数；

根据飞控软件输出的等效指令以及为各类执行机构设置的指令系数，确定各类执行机构的输入；

各类执行机构的输入为：

；

式中，表示分配给第i类执行机构的输入。

3.根据权利要求2所述的配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法，其特征在于，所述为各类执行机构设置指令系数的过程中，选择控制效率最高的执行机构并将其作为第1类执行机构，其指令系数为，则其他类执行机构的指令系数为：

，

式中，表示第1类执行机构的最大允许摆角，表示第类执行机构的最大允许摆角。

4.根据权利要求1所述的配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法，其特征在于，所述通过扫频试验获得各类执行机构的实测动态特性的过程为：

确定姿态控制关注的频率点集合，其中，，表示最大频率，表示最小频率；

在伺服机构与发动机联合热试车、半实物仿真模拟负载台上，通过扫频试验获得各类执行机构的实测动态特性。

5.根据权利要求4所述的配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法，其特征在于，所述最大频率小于或等于姿态控制采样频率的1/2，所述最小频率大于或等于0.01rad/s；

对于各频率点的选取原则为：

在中频段和低频段，每间隔选取一个频率点，其中，；

在高频段，每间隔选取一个频率点，其中，。

6.根据权利要求4所述的配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法，其特征在于，所述通过姿态动力学建模得到第i类执行机构从其输出到其引起的姿态响应的传递函数，获得各频率点的幅频特性和相频特性的具体过程为：

利用状态传递函数表示第i类执行机构从其输出到其引起的姿态响应的传递函数：

，

令，计算得到第i类执行机构在各频率点的幅频特性和相频特性。

7.根据权利要求1所述的配置多类执行机构的航天运载器姿态控制建模方法，其特征在于，所述建立从等效指令到总姿态角的等效姿态频域模型的过程为：

利用第类执行机构从等效指令到该类执行机构引起的姿态角的幅频特性和相频特性以及总姿态角与各类执行机构引起的姿态角的关系，得到从等效指令到总姿态角的等效姿态频域模型在各频率点的幅频特性和相频特性分别为：

。