一种用于SGCMG奇异规避的CVP轨迹规划

• 作者: 刘畅 杨帆 王昊 金仲和
• 来源期刊: 空间控制技术与应用
• 学科: 航空航天
• 关键词: 敏捷卫星 单框架控制力矩陀螺 控制变量参数化 轨迹规划 姿态控制
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 论文与报告
• 页码范围: 7-14
• 页数: 8页
• 分类号: V448.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-1579.2020.04.002

摘要

采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为执行机构的小型敏捷卫星在姿态机动过程中存在着奇异问题.本文从SGCMG姿态控制系统整体出发,将奇异问题转化为状态约束的动态控制问题,基于控制变量参数化(CVP)方法,设计了一种用于SGCMG奇异规避的轨迹规划.该算法在实现小型敏捷卫星大角度姿态机动过程无奇异的基础上,将SGCMG框架角转速的最优轨迹通过CVP方法进行分段线性规划.这种规划策略对框架伺服系统的算法设计无复杂要求,仅需要简单的加减速控制,从而节约了星上资源.在轨迹规划实现过程中,考虑了工程实际中的约束条件,可以按照姿态机动任务要求规划出一条综合考虑能量资源和目标精度的最优轨迹.仿真结果表明:该算法实现了姿态参数轨迹和星体角速度轨迹的平缓变化,目标误差在1×10-3量级,星体在机动过程中运行稳定,SGCMG不会出现奇异现象.