申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2022-11-17

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN116300417B

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2023.07.11#实质审查的生效;2023.06.23#公开

摘要：本发明提出了一种大型分布式空间望远镜主次镜控制方法，针对分布式望远镜基础光路控制不易保持的难点，本发明根据望远镜惯性空间指向需求设计了主镜观测轴指向控制律；然后针对主次镜航天器面质比差异较大的场景，构建了望远镜指向稳定控制下次镜控制的动力学模型；考虑测量误差和复杂空间环境摄动的影响，采用滑模控制方法设计了次镜跟随主镜焦点运动的控制律。仿真结果表明，该控制方法有效排除了各种干扰，实现了编队望远镜次镜航天器厘米级位置保持精度，为天文观测基础光路的构建提供了一种思路。

主权项：1.一种大型分布式空间望远镜主次镜控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：步骤1、根据主次镜编队结构设计主镜观测轴指向控制律；步骤2、建立主次镜动力学模型；步骤3、设计次镜轨控的滑模控制律；步骤4、主次镜相对J2摄动加速度量级作为主次镜相对空间摄动加速度的有界扰动的界值，将符号函数更换为饱和函数，将有界扰动的界值作为饱和函数中边界层的厚度，消除摄动扰动；所述步骤1具体为：1-1：计算期望观测矢量：根据主次镜编队惯性指向保持队形，建立OEXiYiZi为地心惯性坐标系，其中OE为地心，建立OPxyz为相对运动坐标系，其坐标原点OP位于主镜航天器中心，x轴沿主镜航天器径向，z轴沿主镜航天器轨道面法向，y轴与x、z轴构成右手直角坐标系；设主镜航天器轨道倾角为i、升交点赤经为Ω、近地点幅角为w、真近点角为θ以及纬度幅角为u，得地心惯性系与相对运动坐标系转换矩阵为M，根据u＝w+θ＝w+ωt，ω为主镜航天器平均轨道角速度，得期望观测矢量为： 其中： 式中： r0为主镜焦距，为书写简便，三角函数cos记为c，三角函数sin记为s，由式3得到在相对运动坐标系中期望观测矢量绕轨道法向z轴为中心旋转形成圆锥面，其旋转周期与主镜航天器轨道周期一致，α、β分别为天文观测目标的赤纬、赤经；1-2：设计主镜观测轴指向控制律：由期望观测矢量确定主镜期望姿态，采用PD控制律进行姿态控制，主镜姿态控制稳定后，进行次镜的焦点位置保持控制，次镜将根据主镜姿态信息实时计算出焦点在相对系中的坐标值，作为位置控制的期望值；1-3：计算焦点坐标：取主镜本体系与惯性主轴坐标系重合，则相对运动坐标系中焦点坐标为： 其中，rb＝[00r0]T，为焦点在主镜本体系中坐标，N为姿态旋转矩阵。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京航空航天大学 一种大型分布式空间望远镜主次镜编队控制方法

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