航天器编队展开重构最优控制求解方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113900442A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111239869.8(22)申请日2021.10.25(71)申请人北京航空航天大学地址100082北京市海淀区学院路37号(72)发明人杨良陈万春王冲冲(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463代理人董艳芳(51)Int.Cl.G05D1/08(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称航天器编队展开重构最优控制求解方法和系统(57)摘要本发明提供了一种航天器编队展开重构最优控制求解方法和系统，应用于目标航天器编队的控制系统；包括：获取目标航天器编队的目标飞行参数信息；目标飞行参数信息包括目标航天器编队的主航天器的轨道高度信息和目标航天器编队的主航天器与目标航天器编队的伴随航天器之间的距离信息；基于目标飞行参数信息，判断目标航天器编队的控制系统关于伴随航天器控制的最优解是否是线性的；如果是，则将伴随航天器控制的最优解设为线性解，并基于目标航天器编队的初始状态和终端状态对线性解进行求解，得到目标航天器编队的伴随航天器的控制量。本发明缓解了现有技术中存在的求解过程繁琐和求解效率低下的技术问题。CN113900442ACN113900442A权利要求书1/2页1.一种航天器编队展开重构最优控制求解方法，应用于目标航天器编队的控制系统；其特征在于，包括：获取所述目标航天器编队的目标飞行参数信息；所述目标飞行参数信息包括所述目标航天器编队的主航天器的轨道高度信息和所述目标航天器编队的主航天器与所述目标航天器编队的伴随航天器之间的距离信息；基于所述目标飞行参数信息，判断所述目标航天器编队的控制系统关于伴随航天器控制的最优解是否是线性的；如果是，则将所述伴随航天器控制的最优解设为线性解，并基于所述目标航天器编队的初始状态和终端状态对所述线性解进行求解，得到所述目标航天器编队的伴随航天器的控制量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标飞行参数信息，判断所述目标航天器编队的控制系统关于伴随航天器控制的最优解是否是线性的，包括：建立航天器编队的动力学方程，和构建所述动力学方程的控制边界；基于所述动力学方程和所述控制边界，确定伴随航天器控制的最优解为线性解时，所述航天器编队的飞行参数信息所要满足的目标条件；判断所述飞行参数信息是否满足所述目标条件，如果是，则确定所述目标航天器编队的控制系统关于伴随航天器控制的最优解是线性的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述动力学方程和所述控制边界，确定伴随航天器控制的最优解为线性解时，所述航天器编队的飞行参数信息所要满足的目标条件，包括：基于所述动力学方程和所述控制边界，建立伴随航天器的哈密尔顿函数；基于所述哈密尔顿函数，确定伴随航天器控制的最优解关于时间的二阶导数的取值范围；基于所述取值范围，确定伴随航天器控制的最优解为线性解时，所述航天器编队的飞行参数信息所要满足的目标条件。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标航天器编队的初始状态和终端状态对所述线性解进行求解，包括：建立所述目标航天器编队的伴随航天器的第一动力学方程；将所述线性解代入到所述第一动力学方程，得到第二动力学方程；基于所述目标航天器编队的初始状态和终端状态，对所述第二动力学方程进行求解，得到所述目标航天器编队的伴随航天器的控制量。5.一种航天器编队展开重构最优控制求解系统，应用于目标航天器编队的控制系统；其特征在于，包括：获取模块，判断模块和求解模块；其中，所述获取模块，用于获取所述目标航天器编队的目标飞行参数信息；所述目标飞行参数信息包括所述目标航天器编队的主航天器的轨道高度信息和所述目标航天器编队的主航天器与所述目标航天器编队的伴随航天器之间的距离信息；所述判断模块，用于基于所述目标飞行参数信息，判断所述目标航天器编队的控制系统关于伴随航天器控制的最优解是否是线性的；所述求解模块，用于如果判断所述伴随航天器控制的最优解是线性的，则将所述伴随2CN113900442A权利要求书2/2页航天器控制的最优解设为线性解，并基于所述目标航天器编队的初始状态和终端状态对所述线性解进行求解，得到所述目标航天器编队的伴随航天器的控制量。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述判断模块包括：建立单元，确定单元和判断单元；其中，所述建立单元，用于建立航天器编队的动力学方程，和构建所述动力学方程的控制边界；所述确定单元，用于基于所述动力学方程和所述控制边界，确定伴随航天器控制的最优解为线性解时，所述航天器编队的飞行参数信息所要满足的目标条件；所述判断单元，用于判断所述飞行参数信息是否满足所述目标条件，如