[发明专利]一种姿态机动的轨迹规划方法

摘要

本发明涉及一种姿态机动的轨迹规划方法，该方法的步骤包括：(1)确定特征主轴和欧拉角；(2)对欧拉角进行轨迹规划得到特征主轴方向上的规划角速度函数和规划角度函数；(3)计算姿态机动过程中的规划四元数函数和规划目标角速度函数；(4)输出规划四元数函数和规划目标角速度函数到外部控制系统；该方法可以适用于单轴、双轴或三轴机动情况，可以得到最短路径的机动轨迹，实现多轴同时机动到位并稳定，满足快速机动的需求。

主权项

一种姿态机动的轨迹规划方法，其特征在于包括下列步骤：(1)、根据机动起点的姿态四元数q_B和机动目标点的姿态四元数q_T，确定误差四元数q_BT、欧拉角Φ和特征主轴具体计算方法如下：$q_{\mathrm{BT}}=q_B^{-1}\⊗q_T$Φ＝2acos(N_BT)其中，代表四元数乘积计算，机动起点的姿态四元数q_B的矢量部分和标量部分分别为V_B和N_B，则的矢量部分V_B′＝‑V_B，的标量部分N_B′＝N_B；acos()代表反余弦函数，N_BT为误差四元数q_BT的标量部分；V_BT为误差四元数q_BT的矢量部分；(2)、对沿特征主轴的欧拉角Φ进行轨迹规划，得到特征主轴方向上的规划角速度函数和规划角度函数Φ_r(t)，其中t为时间变量；(3)、根据步骤(2)得到的规划角速度函数和规划角度函数Φ_r(t)，并利用机动特征主轴和机动起点四元数q_B，得到姿态机动过程中的规划四元数函数q_r(t)和规划目标角速度函数ω_r(t)，具体计算过程如下：(3a)、根据机动特征主轴和规划角度函数Φ_r(t)得到第一规划四元数函数q_m(t)，其中，第一规划四元数函数q_m(t)矢量部分和标量部分分别为V_m(t)和N_m(t)：$N_m\left(t\right)=\cos \left(\frac{{\mathrm{\Φ}}_r\left(t\right)}{2}\right)$(3b)、根据步骤(3a)计算得到的第一规划四元数函数q_m(t)和机动起点四元数q_B计算得到姿态机动过程中的规划四元数函数q_r(t)：$q_r\left(t\right)=q_B\⊗q_m\left(t\right)$(3c)、根据机动特征主轴和规划角速度函数计算得到姿态机动过程中的规划目标角速度函数ω_r(t)：(4)、输出步骤(3)得到的姿态机动过程中的规划四元数函数q_r(t)和规划目标角速度函数ω_r(t)到外部姿态控制系统。