哈爾濱工業大學耿云海獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工業大學申請的專利一種考慮可視性約束的航天器編隊6DOF輸出反饋控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN117184453B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202311319643.8,技術領域涉及:B64G1/24;該發明授權一種考慮可視性約束的航天器編隊6DOF輸出反饋控制方法是由耿云海;張小翔;吳寶林;馬嘉宏;王孟磊;李化義設計研發完成,并于2023-10-12向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種考慮可視性約束的航天器編隊6DOF輸出反饋控制方法在說明書摘要公布了:一種考慮可視性約束的航天器編隊6DOF輸出反饋控制方法,屬于航天器編隊控制領域,本發明為解決現有航天器編隊控制存在的問題。本發明該方法包括以下步驟:S1、基于李群SE3建立追蹤星相對空間失效目標航天器的動力學方程;S2、引入位形誤差勢函數以獲取位形誤差矢量;S3、建立可視性約束:構建保證目標時刻處于第k個追蹤星的視野中的視場約束,及基于最大觀測截面而建立的星間視線遮擋規避約束;S4、設計滿足可視性約束的勢函數;S5、建立基于李群SE3的輔助動力系統;S6、構建基于輔助動力系統的航天器編隊6DOF輸出反饋控制律:
本發明授權一種考慮可視性約束的航天器編隊6DOF輸出反饋控制方法在權利要求書中公布了:1.一種考慮可視性約束的航天器編隊6DOF輸出反饋控制方法,其特征在于,該方法包括以下步驟: S1、基于李群SE3建立追蹤星相對空間失效目標航天器的動力學方程; S2、引入位形誤差勢函數以獲取位形誤差矢量; S3、建立可視性約束:構建保證目標時刻處于第k個追蹤星的視野中的視場約束,及基于最大觀測截面而建立的星間視線遮擋規避約束; S3建立可視性約束,其中構建保證目標時刻處于第k個追蹤星的視野中的視場約束: 其中,αk表示視線角,αk=arccosxpTxk,表示期望的LOS方向,表示在下第k個追蹤星相對于目標航天器的位置矢量,xk為下的單位向量,為追蹤星的相機視場半頂角,對于fk>0,表示目標航天器位于追蹤星的視場內; 其中,基于最大觀測截面而建立的星間視線遮擋規避約束: 式中,表示判斷視線是否遮擋的指標函數, 式中, 一個目標航天器T以及N個追蹤星共N+1個橢球體定義為橢球航天器集合Rtj第j個追蹤星本體坐標系到的坐標轉換矩陣,表示第j個追蹤星相對于目標航天器的相對位置矢量在下的坐標, Wkj表示對稱矩陣,為第j個追蹤星的相機視場半頂角,εkj為松弛變量且0≤εkj≤1; ηkj=xsTxc為視線遮擋規避約束的前置條件,表示第k個追蹤星的方向,表示第j個追蹤星的方向,當ηkj≤0時,hkj=1,第k個追蹤星與第j個追蹤星分別位于MOCS的異側,此時第k個追蹤星與第j個追蹤星之間無需考慮視線遮擋,對當hk>0,表明第k個追蹤星未遮擋第j個追蹤星的視線; S4、設計滿足可視性約束的勢函數; S5、建立基于李群SE3的輔助動力系統; S6、構建基于輔助動力系統的航天器編隊6DOF輸出反饋控制律: 式中: 為追蹤星與目標航天器間的運動約束勢場在第k個追蹤星上產生的控制量; 式中:表示求關于·的梯度,是第k個追蹤星相對目標航天器姿態誤差,表示第k個追蹤星相對目標航天器的位置誤差,為第k個追蹤星相對目標航天器的期望姿態,為第k個追蹤星相對目標航天器的期望位置;·∨表示映射,映射表示將中的矩陣映射到同構的實空間Vm表示可見性約束勢函數; 為不與勢函數相關的輸出反饋控制器, 式中:kf、kl為待設計的正定控制增益矩陣,且 表示實際構型與期望構型之間的位形誤差矢量, 表示輔助系統相對實際運動系統的位形誤差矢量, 表示第k個追蹤星上的重力作用項, Jk,mk分別表示第k個追蹤星的轉動慣量與質量,E3表示三階單位陣; Adg為李群SE3上元素g的伴隨算子,adξ為ξ的伴隨算子; 表示相對的速度,和分別表示相對于的轉動速度與平動速度。
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