[发明专利]一种带有初速度的系绳释放、回收轨迹优化方法

说明书

一种带有初速度的系绳释放、回收轨迹优化方法，根据系绳初始释放长度及速度，基于正弦函数设计系绳释放加速度及减速段，根据目标绳长设计匀速释放段，正弦函数周期及幅值保证绳系系统稳定，并满足系绳张力大于零的约束。上述各阶段的加速度计算仅考虑系绳释放的情况，对于系绳回收过程，系绳实际长度为当前长度，回收加速度设计原理类似。

技术领域

本发明属于控制领域，涉及一种绳系卫星在轨释放/回收系绳的方法。

背景技术

绳系组合体通常为组合体形式发射入轨。系绳在轨逐渐释放，直至释放到给定长度，构成稳定的绳系系统。系绳释放过程，为了实现绳系卫星在轨稳定展开，不仅要保证系绳释放过程系绳始终绷紧，还要保证释放到位后摆角尽量小。此外，系绳释放过程在张力作用下，航天器姿态在干扰力矩作用下姿态有偏置，为了保证释放过程航天器仍能有一定通讯或能源保障，要求释放过程系绳张力尽量小。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种带有初速度的系绳释放、回收轨迹优化方法。

本发明的技术解决方案是：一种带有初速度的系绳释放轨迹优化方法，包括如下步骤：

S1、根据系绳释放过程张力大于零的特点，确定系绳释放加速度结合系绳初始的长度l₀，确定设计的系绳最大释放加速度

S2、选取正弦函数曲线作为系绳释放的加速度，根据系绳稳定允许的最大系绳释放速度以及设计的系绳最大释放加速度确定加速段、减速段正弦函数的周期T₁、T₂；

S3、确定系绳匀速释放的时间ΔT，判断是否满足ΔT0，若满足，则令ΔT＝0，并根据期望的系绳释放长度l_d调整最大系绳释放加速度，并对应调整加速段、减速段正弦函数的周期T₁、T₂，转步骤S4；否则直接转步骤S4；

S4、根据加速段、减速段正弦函数的周期T₁、T₂以及匀速释放时间ΔT，选取系绳释放过程中加速段、减速段的时间，按照系绳释放加速度采用正弦函数形式设计加速段、匀速段以及减速段对应的系绳释放加速度速度以及系绳长度l。

优选的，S1中释放加速度最大值优选其中为系绳释放机构能力范围内允许的最大系绳释放加速度；若更新为最大释放加速度，即

优选的，S2中的加速段、减速段正弦函数的周期T₁、T₂均在范围内选取。

优选的，S2中正弦函数形式为分别对应加速段、减速段系绳的释放加速度；i＝1时代表加速段，i＝2时代表减速段，式中，t代表时间，系绳初始的长度l₀及释放速度

优选的，S3中系绳匀速释放的时间

优选的，S3中调整最大系绳释放加速度如下：

优选的，S3中调整加速段、减速段正弦函数的周期T₁、T₂公式如下：

在上述范围内选择周期T₁和T₂。

优选的，当选取的加速段和减速段的周期均为T时，加速段、匀速段、减速段内系绳基于正弦函数的释放加速度以及对应的系绳释放速度和绳长l，分别如下：

加速段，时间[t₁,t₂]，

匀速段，时间[t₂,t₃]，