本發(fā)明一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)姿態(tài)機(jī)動(dòng)智能軌跡規(guī)劃與調(diào)整方法，根據(jù)衛(wèi)星具備的最大姿態(tài)機(jī)動(dòng)角速度，最短姿態(tài)機(jī)動(dòng)加速時(shí)間和姿態(tài)機(jī)動(dòng)到位后所需穩(wěn)定時(shí)間，按照點(diǎn)對(duì)點(diǎn)姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)所期望的機(jī)動(dòng)到位時(shí)刻，判定機(jī)動(dòng)任務(wù)在衛(wèi)星機(jī)動(dòng)能力范圍內(nèi)時(shí)，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)姿態(tài)機(jī)動(dòng)軌跡的智能調(diào)整，調(diào)整參數(shù)為姿態(tài)機(jī)動(dòng)過(guò)程的最大機(jī)動(dòng)角速度和角加速度，之后根據(jù)調(diào)整后的姿態(tài)機(jī)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)機(jī)動(dòng)過(guò)程的軌跡規(guī)劃。其中，參數(shù)的調(diào)整量隨任務(wù)執(zhí)行預(yù)留時(shí)間的變化而變化。在保證衛(wèi)星在規(guī)定的時(shí)間機(jī)動(dòng)至目標(biāo)姿態(tài)的前提下，降低姿態(tài)機(jī)動(dòng)過(guò)程中的最大姿態(tài)機(jī)動(dòng)角速度和角加速度。在進(jìn)行機(jī)動(dòng)過(guò)程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出的力矩減小，機(jī)動(dòng)過(guò)程中承受的陀螺力矩減小，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壽命的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器姿態(tài)控制領(lǐng)域，涉及一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)姿態(tài)機(jī)動(dòng)智能軌跡規(guī)劃與調(diào)整方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力越來(lái)越強(qiáng)，體現(xiàn)在機(jī)動(dòng)速度快，機(jī)動(dòng)次數(shù)多，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(主要是CMG)提出了更高的要求，包括機(jī)動(dòng)過(guò)程中輸出大力矩的能力和總的輸出大力矩的次數(shù)。同時(shí)，衛(wèi)星的在軌壽命在不斷提升，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性、壽命提出了更高的要求。

在頻繁的快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)過(guò)程中，由于CMG的軸承頻繁受到較大的徑向力，影響高速軸承疲勞壽命，并誘發(fā)CMG框架控制故障?，F(xiàn)有衛(wèi)星在軌姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)均按照衛(wèi)星的最大機(jī)動(dòng)能力進(jìn)行，不論姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)緊迫與否，均要求CMG在機(jī)動(dòng)過(guò)程中輸出大的控制力矩，這對(duì)CMG的在軌使用壽命是不利的。

針對(duì)現(xiàn)有姿態(tài)機(jī)動(dòng)軌跡規(guī)劃方法的不足，考慮衛(wèi)星的姿態(tài)機(jī)動(dòng)執(zhí)行能力與衛(wèi)星的姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)預(yù)留的姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)間，通過(guò)在軌對(duì)姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力的在線調(diào)整，在保證姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)按照完成的前提下，盡可能降低對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力矩輸出需求，實(shí)現(xiàn)提升執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性和使用壽命的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)姿態(tài)機(jī)動(dòng)智能軌跡規(guī)劃與調(diào)整方法，該方法可以保證姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)的完成，同時(shí)降低機(jī)動(dòng)過(guò)程中的力矩需求，降低對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)CMG的使用需求，延長(zhǎng)CMG的可靠性和使用壽命。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)姿態(tài)機(jī)動(dòng)智能軌跡規(guī)劃與調(diào)整方法，包括步驟如下：

1)當(dāng)衛(wèi)星接收到地面站發(fā)送給衛(wèi)星的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)機(jī)動(dòng)指令時(shí)，根據(jù)設(shè)置的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的最大機(jī)動(dòng)角速度最短姿態(tài)機(jī)動(dòng)加速時(shí)間t_acmin、衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)到位后的穩(wěn)定時(shí)間Δt_cv和目標(biāo)姿態(tài)機(jī)動(dòng)角度Φ_m，確定衛(wèi)星最快姿態(tài)機(jī)動(dòng)到位并的穩(wěn)定時(shí)間dt_mnv0；

2)根據(jù)衛(wèi)星接收到地面站發(fā)送的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)機(jī)動(dòng)指令的時(shí)刻t0和所述衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)到位的目標(biāo)時(shí)刻t_me，確定機(jī)動(dòng)預(yù)留機(jī)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)dt_mnv1；

3)根據(jù)步驟1)確定的所述衛(wèi)星最快姿態(tài)機(jī)動(dòng)到位并的穩(wěn)定時(shí)間dt_mnv0和步驟2)確定的所述機(jī)動(dòng)預(yù)留機(jī)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)dt_mnv1，判定衛(wèi)星是否執(zhí)行步驟1)所述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)機(jī)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)，若判定衛(wèi)星不執(zhí)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)，則結(jié)束衛(wèi)星軌跡規(guī)劃工作，不執(zhí)行步驟1)所述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)機(jī)動(dòng)指令；若判定衛(wèi)星執(zhí)行姿態(tài)機(jī)動(dòng)任務(wù)，則進(jìn)入步驟4)；

4)根據(jù)設(shè)置的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的最大機(jī)動(dòng)角速度最短姿態(tài)機(jī)動(dòng)加速時(shí)間t_acmin，根據(jù)步驟1)確定的衛(wèi)星最快姿態(tài)機(jī)動(dòng)到位并的穩(wěn)定時(shí)間dt_mnv0，以及根據(jù)步驟2)確定的任務(wù)預(yù)留機(jī)動(dòng)時(shí)間dt_mnv1，調(diào)整本次機(jī)動(dòng)的機(jī)動(dòng)軌跡規(guī)劃參數(shù)，獲得調(diào)整后的本次機(jī)動(dòng)的機(jī)動(dòng)軌跡規(guī)劃參數(shù)；所述機(jī)動(dòng)軌跡規(guī)劃參數(shù)包括：最大角加速度和最大角速度；

5)根據(jù)步驟4)獲得調(diào)整后的本次機(jī)動(dòng)的機(jī)動(dòng)軌跡規(guī)劃參數(shù)，進(jìn)行衛(wèi)星機(jī)動(dòng)軌跡規(guī)劃工作，確定衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)的目標(biāo)姿態(tài)參數(shù)，所述目標(biāo)姿態(tài)參數(shù)包括：角加速度a_r、目標(biāo)姿態(tài)角速度和目標(biāo)姿態(tài)角度θ_r。