一种二维矢量调节机构的转角控制方法
【专利摘要】一种矢量调节机构的转角控制方法，针对特定的矢量调节机构，根据D-H连杆坐标系方法描述机构的运动关系，推导出矢量调节机构的精确模型，然后根据精确模型，将矢量调节机构的工作空间划分为几个区域，对每个区域使用平面对曲面进行近似并获得斜率矩阵。该控制方法以矢量调节机构的转角α和转角β的当前值和目标值之差为输入，根据斜率矩阵进行路径规划，可以将矢量调节机构的转角控制到目标范围。本发明解决了在保证控制精度的同时减少星载计算机的计算时间的问题，同时解决了针对参数差异不大的不同矢量调节机构，同样的转角控制方法都能够保证控制精度的问题。
【专利说明】一种二维矢量调节机构的转角控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矢量调节机构的转角控制方法，适用于利用矢量调节机构进行电推进推力方向控制的卫星控制领域。
【背景技术】
[0002]离子电推进系统具有比冲高的优点，使用离子电推进系统进行位置保持有利于节约燃料消耗，提高卫星寿命。当离子电推进系统产生推力时，为了避免产生姿态力矩扰动，要求推力指向卫星质心。矢量调节机构能够进行二维方向(卫星本体坐标系的X向和Z向)推力矢量的指向调节，从而降低推力对姿态的影响。
[0003]对于该矢量调节机构的控制方法，目前常用的控制方法是根据转角α和β的目标角度直接利用三角函数计算得到滑块位置dl和d2进而完成目标角度的调节。该控制方法比较复杂，主要使用了三角函数计算，由于星载计算机计算能力有限，三角函数计算将占用大量机时，严重影响了矢量调节机构的工作。同时，该控制方法对模型参数非常敏感，只能应用于特定的矢量调节机构，所以目前迫切需要一种简化的、鲁棒性强的矢量调节机构的转角控制方法。
【发明内容】
[0004]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种二维矢量调节机构的转角控制方法，解决了目前常用的矢量调节机构的控制方法耗费大量机时和内存的问题，同时解决了转角控制方法的鲁棒性问题，即针对不同矢量调节机构，同样的转角控制方法都能够保证控制精度。
[0005]本发明的技术解决方案是:
[0006]一种二维矢量调节机构的转角控制方法，包括步骤如下:
[0007]( I)矢量调节机构控制参数计算；
[0008](2)矢量调节机构转角控制；
[0009]所述矢量调节机构控制参数计算步骤如下:
[0010](a)根据矢量调节机构的物理结构和运动关系，推导出矢量调节机构的转角(α，β )和矢量调节机构的电机滑块位置(屯，d2)之间对应的二维非线性映射关系，即Cl1和d2是关于坐标(α，β)的两个曲面；
[0011](b)根据转角控制精度、计算机的存储空间和计算能力，将矢量调节机构的工作空间(α，β)划分为若干个区域；
[0012](c)对步骤(b)中得到每个区域进行平面拟合，即将步骤(a)所得的关于坐标(α, β)的两个曲面函数Cl1U，β)和(12~，β)近似成平面，得到拟合平面的斜率矩阵
【权利要求】
1.一种二维矢量调节机构的转角控制方法，其特征在于步骤如下: (O矢量调节机构控制参数计算； (2)矢量调节机构转角控制； 所述矢量调节机构控制参数计算步骤如下: (a)根据矢量调节机构的物理结构和运动关系，推导出矢量调节机构的转角(α，β)和矢量调节机构的电机滑块位置(屯，d2)之间对应的二维非线性映射关系，即Cl1和d2是关于坐标(α，β)的两个曲面； (b)根据转角控制精度、计算机的存储空间和计算能力，将矢量调节机构的工作空间(α, β)划分为若干个区域； (c)对步骤(b)中得到每个区域进行平面拟合，即将步骤(a)所得的关于坐标(α, β)的两个曲面函数Cl1U，β)和(12~，β)近似成平面，得到拟合平面的斜率矩阵
【文档编号】G05D3/12GK103970149SQ201410151653
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】林佳伟, 李晓辉, 杨扬, 吕楠, 高益军, 国锋, 王健蓉, 郭建新 申请人:北京控制工程研究所