单框架控制力矩陀螺群确定方法、装置、设备、存储介质

1.本技术涉及航天器姿态控制技术领域，特别是涉及一种单框架控制力矩陀螺群确定方法、装置、设备、存储介质。


背景技术：

2.单框架控制力矩陀螺(single gimbal control moment gyro，sgcmg)已成为大型近地轨道三轴稳定飞行器(尤其是空间站)姿态控制系统以及中小卫星快速机动平台的常用执行机构。例如，在航天器姿态控制计算机的控制指令下，转子高速旋转形成角动量，并通过框架轴的旋转使角动量的方向发生变化，进而产生输出力矩来控制航天器姿态。
3.为了满足大力矩输出和高精度力矩输出的需求，许多单框架控制力矩陀螺群构型被设计出来，例如：金字塔构型、正五棱锥构型和正八棱锥构型等，但是现有技术对于已设计出的单框架控制力矩陀螺群构型的评价单一，无法选择出满足实际需求的单框架控制力矩陀螺群构型。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够更加全面评价的单框架控制力矩陀螺群构型的单框架控制力矩陀螺群确定方法、装置、设备、存储介质。
5.第一方面，本技术提供了一种单框架控制力矩陀螺群确定方法，所述方法包括：
6.获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
7.根据各所述候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各所述候选sgcmgs的目标包络值；
8.根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的综合评价指标；所述综合评价指标用于表征所述候选sgcmgs的角动量输出能力；
9.根据各所述候选sgcmgs的综合评价指标，从各所述候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
10.在其中一个实施例中，所述根据各所述候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各所述候选sgcmgs的目标包络值，包括：
11.根据各所述候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各所述候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项；
12.根据各所述候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项，确定各所述候选sgcmgs的目标包络值。
13.在其中一个实施例中，所述根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的综合评价指标，包括：
14.根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项；
15.根据所述角动量指标、所述失效角动量指标以及所述奇异角动量指标中的至少两项，确定各所述候选sgcmgs的综合评价指标。
16.在其中一个实施例中，若所述目标包络值包括角动量包络值，则所述根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的角动量指标，包括：
17.根据所述角动量包络值的第一无穷范数、各所述候选sgcmgs中sgcmg的第一数量以及各所述候选sgcmgs的预设角动量包络值，确定第一角动量指标；
18.根据所述角动量包络值的第一二范数、所述第一数量、所述预设角动量包络值以及各所述候选sgcmgs中角动量包络样本点的第二数量，确定第二角动量指标；所述角动量指标包括所述第一角动量指标和所述第二角动量指标。
19.在其中一个实施例中，若所述目标包络值包括i个失效单体的第j个失效组合的失效角动量包络值，则所述根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的失效角动量指标，包括：
20.根据所述失效角动量包络值的第二无穷范数、所述第一数量、所述预设角动量包络值、各所述候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量以及所述第三数量对应的失效组合的第四数量，确定第一失效角动量指标；
21.根据所述所述失效角动量包络值的第二二范数、所述第一数量、所述预设角动量包络值、所述第二数量、所述第三数量和所述第四数量确定第二失效角动量指标；所述失效角动量指标包括所述第一失效角动量指标和所述第二失效角动量指标。
22.在其中一个实施例中，若所述目标包络值包括奇异角动量包络值，则所述根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的奇异角动量指标，包括：
23.根据所述奇异角动量包络值的第三无穷范数、奇异角动量包络的分类数确定第一奇异角动量指标；
24.根据所述奇异角动量包络值的第三二范数、所述第一数量、所述第二数量、所述分类数和所述预设角动量包络值确定第二奇异角动量指标；所述奇异角动量指标包括所述第一奇异角动量指标和所述第二奇异角动量指标。
25.第二方面，本技术还提供了一种单框架控制力矩陀螺群确定装置，所述装置包括：
26.获取模块，用于获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
27.第一确定模块，用于根据各所述候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各所述候选sgcmgs的目标包络值；
28.第二确定模块，用于根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的综合评价指标；所述综合评价指标用于表征所述候选sgcmgs的角动量输出能力；
29.第三确定模块，用于根据各所述候选sgcmgs的综合评价指标，从各所述候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
30.第三方面，本技术还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
31.获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
32.根据各所述候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各所述候选sgcmgs的目标包络值；
33.根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的综合评价指标；所述综合评价指标用于表征所述候选sgcmgs的角动量输出能力；
34.根据各所述候选sgcmgs的综合评价指标，从各所述候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
35.第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
36.获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
37.根据各所述候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各所述候选sgcmgs的目标包络值；
38.根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的综合评价指标；所述综合评价指标用于表征所述候选sgcmgs的角动量输出能力；
39.根据各所述候选sgcmgs的综合评价指标，从各所述候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
40.第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
41.获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
42.根据各所述候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各所述候选sgcmgs的目标包络值；
43.根据所述目标包络值确定各所述候选sgcmgs的综合评价指标；所述综合评价指标用于表征所述候选sgcmgs的角动量输出能力；
44.根据各所述候选sgcmgs的综合评价指标，从各所述候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
45.上述单框架控制力矩陀螺群确定方法、装置、设备和存储介质，通过获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点，根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值，进一步根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标，最终根据各候选sgcmgs的综合评价指标，从各候选sgcmgs确定目标sgcmgs。本技术根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标，综合评价指标用来表征候选sgcmgs的角动量输出能力，而且采用多个角动量样本点，避免了现有技术中以最大角动量或最小角动量对sgcmgs进行评价带来的无法全面客观的评判构型能力的问题，使得可以准确选择出满足实际需求的单框架控制力矩陀螺群构型。
附图说明
46.图1为一个实施例中单框架控制力矩陀螺群确定方法的应用环境图；
47.图2为一个实施例中单框架控制力矩陀螺的结构示意图；
48.图3为一个实施例中金字塔构型的单框架控制力矩陀螺群的结构示意图；
49.图4为一个实施例中正五棱锥构型的单框架控制力矩陀螺群的结构示意图；
50.图5为一个实施例中正八棱锥构型的单框架控制力矩陀螺群的结构示意图；
51.图6为一个实施例中单框架控制力矩陀螺群确定方法的流程示意图；
52.图7为一个实施例中sgcmg的坐标系示意图；
53.图8为一个实施例中8-sgcmgs的组成坐标系示意图；
54.图9为一个实施例中8-sgcmgs的角动量包络示意图；
55.图10为一个实施例中8-sgcmgs的失效角动量包络示意图；
56.图11为一个实施例中sgcmg的奇异性原理示意图；
57.图12为一个实施例中8-sgcmgs的奇异角动量包络示意图；
58.图13为一个实施例中确定各候选sgcmgs的目标包络值的流程示意图；
59.图14为一个实施例中角动量包络样本点采样点的排列情况的示意图；
60.图15为一个实施例中角动量包络样本点采样点统计量的示意图；
61.图16为一个实施例中单框架控制力矩陀螺群确定装置的结构框图。
具体实施方式
62.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
63.本技术实施例提供的单框架控制力矩陀螺群确定方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图1所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储与单框架控制力矩陀螺群的相关数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种单框架控制力矩陀螺群确定方法。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
64.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
65.单框架控制力矩陀螺(single gimbal control moment gyro，sgcmg)已成为大型近地轨道三轴稳定飞行器(尤其是空间站)姿态控制系统以及中小卫星快速机动平台的常用执行机构。sgcmg的结构通常采用常规陀螺框架式结构，这种结构相对紧凑，与航天产品体积及质量最小化的要求一致。如图2所示，sgcmg一般由机械本体和驱动线路盒两部分组成，其中机械本体由彼此相互独立的转子和框架两大部分构成，在航天器姿态控制计算机的指令控制下，转子高速旋转形成角动量，并通过框架轴的旋转使角动量的方向发生变化，进而产生输出力矩来控制航天器姿态。
66.近年来，为同时满足大力矩输出和高精度力矩输出的需求，许多单框架控制力矩陀螺群(single gimbal control moment gyros，sgcmgs)构型被设计出来，例如：金字塔构型、正五棱锥构型和正八棱锥构型等，如图3-5所示，图3为金字塔构型的单框架控制力矩陀螺群、图4为正五棱锥构型的单框架控制力矩陀螺群、图5为正八棱锥构型的单框架控制力矩陀螺群。
67.相关技术中，对已设计出的单框架控制力矩陀螺群构型进行评价主要根据以下方面。例如，针对成对安装和非成对对称安装的几种常见构形，根据构形效率、奇异面的复杂度等指标，定义构形效率指标，即sgcmgs系统角动量椭球的最大球半径r
max
与角动量椭球最长轴r之比，即通过ε值的大小来评价构型的好坏，ε值越大构型设计越好。但该方法仅以构型某一最大角动量r
max
来作为评价因素来主导评价结果，对于实际航天器综合设计
需求来讲过于片面，难以全面客观的评判构型。
68.或者，综合考虑构型的优劣，分别以构型效益、失效效益、可控效益和奇异点损失率效益对sgcmgs进行评价，其具体定义如下：
69.构型效益：sgcmgs系统的动量包络上的最小角动量与陀螺群角动量的代数和之比，即上式中ξ为由动量体中心指向包络的方向，n为sgcmg的数量，h(σ)为sgcmg的动量值，它是各个sgcmg框架角度σ的函数。根据该指标计算可知，如果要达到最大动量效益，sgcmgs系统应由无限个单体sgcmg组成框架轴沿球面均匀分布，此时的最大构型效益可达
70.失效效益：sgcmgs系统的一个单框架控制力矩陀螺失效后的动量包络上的最小角动量与失效前sgcmgs角动量的代数和之比，即式中n为失效前sgcmg的数量，h
′
(σ)为失效一个sgcmg后sgcmg的动量值。
71.可控效益：在系统动量空间中不包括通过零运动不能够非奇异脱离的奇异点σs的最小角动量与sgcmgs角动量的代数和之比，即
72.奇异点损失率：将动量体构型效益与可控效益之差作为奇异点损失率。
73.根据上述公式可知，构型效益、失效效益、可控效益和奇异点损失率效益都是描述了不同情况下最小输出角动量与代数和之比，评价指标只能确定构型输出能力的下限，难以评价构型的综合角动量输出能力。
74.针对于上述问题，本技术提出里一种单框架控制力矩陀螺群确定方法、装置、设备和存储介质。
75.在一个实施例中，如图6所示，提供了一种单框架控制力矩陀螺群确定方法，以该方法应用于图1中的计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：
76.s201，获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点。
77.在本实施例中，获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点，包括获取各sgcmgs在不同情况下的多个角动量包络样本点，例如，sgcmgs在正常情况下的多个角动量包络样本点、部分sgcmg失效情况下sgcmgs的多个角动量包络样本点以及sgcmgs为奇异状态下的多个角动量包络样本点。
78.在本实施例中，对不同状态下的各sgcmgs进行仿真，根据仿真结果获取多个角动量包络样本点。例如，针对8-sgcmgs，在正常情况下，根据仿真结果获取53000个样本点。失效情况下，由于8-sgcmgs包括多种失效情况，分别获取每种失效情况下的多个角动量包络样本点。同样的，在奇异状态下，也分别获取不同奇异状态下的多个角动量包络样本点。
79.在正常情况下：对各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs构型进行设计以及建立相应的动力学方程，以8个sgcmg组成的正八棱锥构型的sgcmgs(8-sgcmgs)为例，图7为一个实施例中sgcmg的坐标系示意图，图8为一个实施例中8-sgcmgs的组成坐标系示意图。
80.如图7所示，sgcmg的框架轴线始终与飞轮轴线垂直，当框架轴线旋转时，角动量方向发生变化，通过角动量与框架轴线速度的耦合计算，可以得到sgcmgs的输出力矩。sgcmg的框架轴角速度定义为飞轮产生的角动量定义为h
sgcmg
，sgcmg的输出力矩给出为
81.根据动量交换原理，配置分布式sgcmgs的动量数学模型为h＝h
sgcmg
(asinδ+bcosδ)e，其中a和b是框架角度的安装矩阵，e＝[1 1 ... 1]
τ
是单位矢量。
[0082]
上式中a和b的具体形式为
[0083][0084]
sinδ和cosδ表示为
[0085][0086]
sgcmgs在卫星的本体坐标系中产生的总力矩t
sgcmgs
为
[0087][0088]
式中j
sgcmgs
(δ)＝acosδ-bsinδ是框架jacobi矩阵，是sgcmgs框架角速度矩阵。然后，8-sgcmgs的角动量h
8-sgcmgs
可以表示为
[0089][0090]
其中，c表示cos，s表示sin，β表示倾斜角
[0091]
进一步地，根据上述公式推导，还可以得到4-sgcmgs、5-sgcmgs和6-sgcmgs的角动量的表达式h
4-sgcmgs
、h
5-sgcmgs
、h
6-sgcmgs
，具体形式如下：
[0092][0093]
[0094][0095]
以8-sgcmgs为例，根据上述角动量h
8-sgcmgs
的表达式进行仿真，仿真结果如图9所示。在8-sgcmgs中选择多个角动量包络样本点si(i＝1,2,3...end)＝i。
[0096]
失效情况下：少于4个sgcmg的sgcmgs是一个欠驱动的系统，如果sgcmgs少于4个单元，那么认为sgcmgs是不可重构的。假设，取h0＝1nms，h0＝0被定义为一个特定的sgcmg失效，以8-sgcmgs为例，8-sgcmgs有17种失效组合，获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的在不同失效情况下的多个角动量包络样本点。17个失效组合的角动量包络图如图10所示，分别表示1个失效单体(h＝[0 1 1 1 1 1 1 1])；2个失效单体(h＝[0 0 1 1 1 1 1 1]、h＝[0 1 0 1 1 1 1 1]、h＝[0 1 1 0 1 1 1 1]、h＝[0 1 1 1 0 1 1 1])；3个失效单体(h＝[0 0 0 1 1 1 1 1]、h＝[0 0 1 0 1 1 1 1]、h＝[0 0 1 1 0 1 1 1]、h＝[0 1 0 1 0 1 1 1]、h＝[0 1 0 1 1 0 1 1])；4个失效单体(h＝[0 0 0 0 1 1 1 1]、h＝[0 0 0 1 0 1 1 1]、h＝[0 0 1 1 0 1 0 1]、h＝[0 0 1 1 0 0 1 1]、、h＝[0 0 0 1 1 0 1 1]、h＝[0 0 1 0 0 1 1 1]、h＝[0 1 0 1 0 1 0 1])。
[0097]
在奇异状态下：sgcmg的输出角动量hi(i)与框架轴角速度共同作用，得到输出力矩t
sgcmgs
，用于提供控制器的输入。t
sgcmgs
处于由jacobi矩阵j
sgcmgs
表示的值域空间中，jacobi矩阵的列向量是框架角度的位置函数，输出力矩t
sgcmgs
可以表示为：
[0098][0099]
上式中hi(i＝1,2,...,n)为奇异状态下sgcmg的输出角动量。
[0100]
由于某一特定的框架角度组合会使列向量共线化，这时jacobi矩阵j
sgcmgs
降秩，且执行器陷入了奇异状态，可表示为rank(j
sgcmgs
)《3。sgcmg的奇异性原理图如图11所示，可知sgcmg系统只能在某一平面内输出力矩，不能完成三轴姿态控制。
[0101]
在sgcmg的角动量包络中，有两个奇异角动量和它们可以由期望力矩矢量u和框架轴方向矢量gi来表示。令u≠gi，奇异角动量可以表示为：
[0102][0103]
为了使奇异角角动量包络可视化，引入ε＝[ε
1 ε2ꢀ…ꢀ
εn]。两个具有不同奇异性的方程εi＝
±
1合并为有2n个组合的值。而ε所表示的正负值对应于同一个奇异面，所以ε总共有2
n-1
种组合值。通过穿越整个单位球体空间的矢量u来绘制奇异包络图，奇异角动量可以进一步表示为：
[0104][0105]
8-sgcmgs有128个ε值的组合，根据不同的奇异性特征，8-sgcmgs的奇异平面被分为外部饱和的8h奇异平面、内部6h奇异平面、内部4h奇异平面、内部2h奇异平面和0h奇异平面。根据上述奇异角动量的表达式可得奇异角动量包络图如图12所示，通过仿真结果获取多个角动量包络样本点。
[0106]
s202，根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值。
[0107]
在本实施例中，可以根据各候选sgcmgs在不同情况下的角动量包络样本点来统计样本值z＝{z1,z2...zi...z
end
}，统计参数包括数值区间[z
min
,z
max
]、平均值z
mean
、中位数z
median
和标准差σz，进一步地，根据统计参数计算各候选sgcmgs的目标包络值。
[0108]
在本实施例中，目标包络值可以为角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的任意两个或者同时具有角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值。
[0109]
s203，根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标；综合评价指标用于表征候选sgcmgs的角动量输出能力。
[0110]
在本实施例中，根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标时，若目标包络值为角动量包络值、失效角动量包络值和奇异角动量包络值，可以根据角动量包络值确定角动量评价指标(momentum target，mt)；根据失效角动量包络值确定失效角动量评价指标(failure momentum target，fmt)；根据奇异角动量包络值确定奇异角动量评价指标(singular momentum，smt)。
[0111]
在本实施例中，可以根据上述角动量评价指标、失效角动量评价指标和奇异角动量评价指标中的任意两个评价指标确定综合评价指标，也可以根据三个评价指标确定综合评价指标。
[0112]
在本实施例中，可以直接将角动量评价指标、失效角动量评价指标和奇异角动量评价指标累加，确定综合评价指标，也可以对角动量评价指标、失效角动量评价指标和奇异角动量评价指标赋予不同的权重后，再进行累加。
[0113]
在本实施例中，例如，典型sgcmgs构型的角动量效益统计表如表1所示，其中，角动量评价mt指标包括了角动量评价指标和失效角动量评价指标fmt包括了失效角动量评价指标和奇异角动量评价指标包括了奇异角动量评价指标和
[0114]
表1
[0115][0116]
在本实施例中，假设，将直接将角动量评价指标、失效角动量评价指标和奇异角动量评价指标累加，确定综合评价指标，可以利用进行计算，综合评价指标包括和综合评价指标代表单框架控制力矩陀螺群的最大效益，代表单框架控制力矩陀螺群的整体效益。最大效益最优不代表整体效益最优，从表1中可知，5-sgcmgs的最大效益最优，8-sgcmgs的整体效益最优。
[0117]
s204，根据各候选sgcmgs的综合评价指标，从各候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
[0118]
在本实施例中，根据各候选sgcmgs的综合评价指标，由于综合评价指标用于表征的是候选sgcmgs的角动量输出能力，可以将综合评价指标数值最大的候选sgcmgs确定为目标sgcmgs。也可以在实际应用中，根据实际需求结合综合评价指标来选择合适的候选sgcmgs构型作为目标sgcmgs，例如，只选择整体效益最有的候选sgcmgs构型作为目标sgcmgs，或者，整体效益和最大效益相对都较优的候选sgcmgs构型作为目标sgcmgs。
[0119]
上述单框架控制力矩陀螺群确定方法中，通过获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点，根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值，进一步根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标，最终根据各候选sgcmgs的综合评价指标，从各候选sgcmgs确定目标sgcmgs。本技术根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标，综合评价指标用来表征候选sgcmgs的角动量输出能力，而且采用多个角动量样本点，避免了现有技术中以最大角动量或最小角动量对sgcmgs进行评价带来的无法全面客观的评判构型能力的问题，使得可以准确选择出满足实际需求的单框架控制力矩陀螺群构型。
[0120]
图13为一个实施例中确定各候选sgcmgs的目标包络值的流程示意图，如图13所示，本技术实施例涉及的是如何根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值的一种可能的实现方式，包括以下步骤：
[0121]
s301，根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项。
[0122]
在本实施例中，根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值，可以将角动量包络样本点的最大值作为角动量包络值的第一无穷范数、失效角动量包络值的第二无穷范数以及奇异角动量包络值第三无穷范数，将角动量包络样本点的标准差作为角动量包络值的第一二穷范数、失效角动量包络值的第二二范数、失效角动量包络值的第三二范数。
[0123]
在本实施例中，以8-sgcmgs为例，角动量包络样本点的统计参数包括数值区间
[z
min
,z
max
]、平均值z
mean
、中位数z
median
和标准差σz。在正常情况下，角动量包络样本点采样点的排列情况如图14所示，角动量包络样本点采样点统计量如图15所示。
[0124]
在本实施例中，还是以8-sgcmgs为例，不同失效情况下统计参数的具体结果如表2所示，不同奇异状态下统计参数的具体结果如表3所示：
[0125]
表2
[0126][0127][0128]
表3
[0129][0130]
s302，根据各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项，确定各候选sgcmgs的目标包络值。
[0131]
在本实施例中，各候选sgcmgs的目标包络值包括以上角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项，假设，目标包络值包括失效角动量包络值以及奇异角动量包络值，8-sgcmgs有2个失效的sgcmg，根据上述表2和表3可知，目标包络值包括以下：失效角动量包络值的第二无穷范数分别为：5.542、5.123、5、17和5.347，失效角动量包络值的第二二范数分别为：0.391、0.301、0.255和0.254；奇异角动量包络值的第三无
穷范数包括：6.532、5.543、4.368、3.068和1.732，奇异角动量包络值的第二二范数包括：2.103、1.617、1.127、0.668和0.577。
[0132]
本技术实施例中，根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值，进一步根据角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值确定目标包络值，提供了多种目标包络值的可能方式。
[0133]
在一个实施例中，根据目标包络值确定各候选sgcmgs的角动量指标，本技术实施例涉及的是在目标包络值包括角动量包络值的情况下，如何根据目标包络值确定各候选sgcmgs的角动量指标的一种可能的实现方式，包括以下两个方面：
[0134]
第一方面，根据角动量包络值的第一无穷范数、各候选sgcmgs中sgcmg的第一数量以及各候选sgcmgs的预设角动量包络值，确定第一角动量指标。
[0135]
在本实施例中，根据角动量包络值的第一无穷范数、各候选sgcmgs中sgcmg的第一数量以及各候选sgcmgs中sgcmg的预设角动量包络值，确定第一角动量指标，具体可以表示为其中，n是第一数量，h0为预设角动量包络值，||h||
∞
为角动量包络值的第一无穷范数。
[0136]
第二方面，根据角动量包络值的第一二范数、第一数量、预设角动量包络值以及各候选sgcmgs中角动量包络样本点的第二数量，确定第二角动量指标；角动量指标包括第一角动量指标和第二角动量指标。
[0137]
在本实施例中，角动量效指标反映了系统角动量在空间中的合成能力。第一角动量指标和第二角动量指标的值越高，则sgcmgs构型的角动量输出能力越强。
[0138]
在本实施例中，根据角动量包络值的第一二范数、第一数量、预设角动量包络值以及各候选sgcmgs中角动量包络样本点的第二数量，确定第二角动量指标，具体可以表示为其中，n是第一数量，h0为预设角动量包络值，||h||2为角动量包络值的第一二范数，l为第二数量。
[0139]
在一个实施例中，本技术实施例涉及的是在目标包络值包括i个失效单体的第j个失效组合的失效角动量包络值的情况下，如何根据目标包络值确定各候选sgcmgs的失效角动量指标的一种可能的实现方式，包括以下两个方面：
[0140]
第一方面：根据失效角动量包络值的第二无穷范数、第一数量、预设角动量包络值、各候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量以及第三数量对应的失效组合的第四数量，确定第一失效角动量指标。
[0141]
在本实施例中，根据失效角动量包络值的第二无穷范数、第一数量、预设角动量包络值、各候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量以及第三数量对应的失效组合的第四数量，确定第一失效角动量指标，具体可以表示为其中，为i个失效单体的第j个失效组合的失效角动量包络值的第二无穷范数、h0为预设角动量包络值、n是第一数量、m各候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量、k是失效组合的第四数量。
[0142]
在本实施例中，以上述表2为例，由于第三数量表示的是失效sgcmg的数量，所以第三数量可以为1、2，...7。假设，第三数量为1，则对应的第四数量为1，第三数量为2，则对应
的第四数量为4，第三数量为3，则对应的第四数量为5，第三数量为4，则对应的第四数量为7。
[0143]
第二方面：根据失效角动量包络值的第二二范数、第一数量、预设角动量包络值、第二数量、第三数量和第四数量确定第二失效角动量指标；失效角动量指标包括第一失效角动量指标和第二失效角动量指标。
[0144]
在本实施例中，失效角动量指标反映了不同单元组合失效后，重构系统合成角动量的能力。第一失效角动量指标和第二失效角动量指标的值越大，失效角动量输出能力越强。
[0145]
在本实施例中，根据失效角动量包络值的第二二范数、第一数量、预设角动量包络值、第二数量、第三数量和第四数量确定第二失效角动量指标；失效角动量指标包括第一失效角动量指标和第二失效角动量指标，具体可以表示为：其中，n是第一数量、h0为预设角动量包络值、为i个失效单体的第j个失效组合的失效角动量包络值的第二二范数、l为第二数量、m为第三数量、k是第四数量、
[0146]
在一个实施例中，本技术实施例涉及的在目标包络值包括奇异角动量包络值的情况下，如何根据目标包络值确定各候选sgcmgs的奇异角动量指标的一种可能的实现方式，包括以下两个方面：
[0147]
第一方面：根据奇异角动量包络值的第三无穷范数、奇异角动量包络的分类数确定第一奇异角动量指标。
[0148]
在本实施例中，根据奇异角动量包络值的第三无穷范数、奇异角动量包络的分类数确定第一奇异角动量指标，具体可以表示为其中，||h
α
||
∞
为奇异角动量包络值的第三无穷范数、p为奇异角动量包络的分类数。
[0149]
第二方面：根据奇异角动量包络值的第三二范数、第一数量、第二数量、分类数和预设角动量包络值确定第二奇异角动量指标；奇异角动量指标包括第一奇异角动量指标和第二奇异角动量指标。
[0150]
在本实施例中，奇异角动量效益反映了系统在不同的奇异组合中产生角动量的能力。第一奇异角动量指标和第二奇异角动量指标的值越大，奇异角动量输出能力越强。
[0151]
在本实施例中，根据奇异角动量包络值的第三二范数、第一数量、第二数量、分类数和预设角动量包络值确定第二奇异角动量指标；奇异角动量指标包括第一奇异角动量指标和第二奇异角动量指标，具体可以表示为其中，||h
α
||2为奇异角动量包络值的第三二范数、h0为预设角动量包络值、n是第一数量、l为第二数量、p为奇异角动量包络的分类数。
[0152]
应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，
如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0153]
基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的单框架控制力矩陀螺群确定方法的单框架控制力矩陀螺群确定装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个单框架控制力矩陀螺群确定装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于单框架控制力矩陀螺群确定方法的限定，在此不再赘述。
[0154]
在一个实施例中，如图16所示，提供了一种单框架控制力矩陀螺群确定装置，包括：获取模块11、第一确定模块12、第二确定模块13和第三确定模块14，其中：
[0155]
获取模块11，用于获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
[0156]
第一确定模块12，用于根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值；
[0157]
第二确定模块13，用于根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标；综合评价指标用于表征候选sgcmgs的角动量输出能力；
[0158]
第三确定模块14，用于根据各候选sgcmgs的综合评价指标，从各候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
[0159]
在一个实施例中，第一确定模块，包括：
[0160]
第一确定单元，用于根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项；
[0161]
第二确定单元，用于根据各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项，确定各候选sgcmgs的目标包络值。
[0162]
在一个实施例中，第二确定模块，包括：
[0163]
第三确定单元，用于根据目标包络值确定各候选sgcmgs的角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项；
[0164]
第四确定单元，用于根据角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项，确定各候选sgcmgs的综合评价指标。
[0165]
第三确定单元，还用于根据角动量包络值的第一无穷范数、各候选sgcmgs中sgcmg的第一数量以及各候选sgcmgs的预设角动量包络值，确定第一角动量指标；根据角动量包络值的第一二范数、第一数量、预设角动量包络值以及各候选sgcmgs中角动量包络样本点的第二数量，确定第二角动量指标；角动量指标包括第一角动量指标和第二角动量指标。
[0166]
第三确定单元，还用于根据失效角动量包络值的第二无穷范数、第一数量、预设角动量包络值、各候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量以及第三数量对应的失效组合的第四数量，确定第一失效角动量指标；根据失效角动量包络值的第二二范数、第一数量、预设角动量包络值、第二数量、第三数量和第四数量确定第二失效角动量指标；失效角动量指标包括第一失效角动量指标和第二失效角动量指标。
[0167]
第三确定单元，还用于根据奇异角动量包络值的第三无穷范数、奇异角动量包络
的分类数确定第一奇异角动量指标；根据奇异角动量包络值的第三二范数、第一数量、第二数量、分类数和预设角动量包络值确定第二奇异角动量指标；奇异角动量指标包括第一奇异角动量指标和第二奇异角动量指标。
[0168]
上述单框架控制力矩陀螺群确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0169]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0170]
获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
[0171]
根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值；
[0172]
根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标；综合评价指标用于表征候选sgcmgs的角动量输出能力；
[0173]
根据各候选sgcmgs的综合评价指标，从各候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
[0174]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0175]
根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项；
[0176]
根据各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项，确定各候选sgcmgs的目标包络值。
[0177]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0178]
根据目标包络值确定各候选sgcmgs的角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项；
[0179]
根据角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项，确定各候选sgcmgs的综合评价指标。
[0180]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0181]
根据角动量包络值的第一无穷范数、各候选sgcmgs中sgcmg的第一数量以及各候选sgcmgs的预设角动量包络值，确定第一角动量指标；
[0182]
根据角动量包络值的第一二范数、第一数量、预设角动量包络值以及各候选sgcmgs中角动量包络样本点的第二数量，确定第二角动量指标；角动量指标包括第一角动量指标和第二角动量指标。
[0183]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0184]
根据失效角动量包络值的第二无穷范数、第一数量、预设角动量包络值、各候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量以及第三数量对应的失效组合的第四数量，确定第一失效角动量指标；
[0185]
根据失效角动量包络值的第二二范数、第一数量、预设角动量包络值、第二数量、第三数量和第四数量确定第二失效角动量指标；失效角动量指标包括第一失效角动量指标和第二失效角动量指标。
[0186]
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0187]
根据奇异角动量包络值的第三无穷范数、奇异角动量包络的分类数确定第一奇异
角动量指标；
[0188]
根据奇异角动量包络值的第三二范数、第一数量、第二数量、分类数和预设角动量包络值确定第二奇异角动量指标；奇异角动量指标包括第一奇异角动量指标和第二奇异角动量指标。
[0189]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0190]
获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
[0191]
根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值；
[0192]
根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标；综合评价指标用于表征候选sgcmgs的角动量输出能力；
[0193]
根据各候选sgcmgs的综合评价指标，从各候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
[0194]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0195]
根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项；
[0196]
根据各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项，确定各候选sgcmgs的目标包络值。
[0197]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0198]
根据目标包络值确定各候选sgcmgs的角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项；
[0199]
根据角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项，确定各候选sgcmgs的综合评价指标。
[0200]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0201]
根据角动量包络值的第一无穷范数、各候选sgcmgs中sgcmg的第一数量以及各候选sgcmgs的预设角动量包络值，确定第一角动量指标；
[0202]
根据角动量包络值的第一二范数、第一数量、预设角动量包络值以及各候选sgcmgs中角动量包络样本点的第二数量，确定第二角动量指标；角动量指标包括第一角动量指标和第二角动量指标。
[0203]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0204]
根据失效角动量包络值的第二无穷范数、第一数量、预设角动量包络值、各候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量以及第三数量对应的失效组合的第四数量，确定第一失效角动量指标；
[0205]
根据失效角动量包络值的第二二范数、第一数量、预设角动量包络值、第二数量、第三数量和第四数量确定第二失效角动量指标；失效角动量指标包括第一失效角动量指标和第二失效角动量指标。
[0206]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0207]
根据奇异角动量包络值的第三无穷范数、奇异角动量包络的分类数确定第一奇异角动量指标；
[0208]
根据奇异角动量包络值的第三二范数、第一数量、第二数量、分类数和预设角动量包络值确定第二奇异角动量指标；奇异角动量指标包括第一奇异角动量指标和第二奇异角
动量指标。
[0209]
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0210]
获取各候选单框架控制力矩陀螺群sgcmgs的多个角动量包络样本点；
[0211]
根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的目标包络值；
[0212]
根据目标包络值确定各候选sgcmgs的综合评价指标；综合评价指标用于表征候选sgcmgs的角动量输出能力；
[0213]
根据各候选sgcmgs的综合评价指标，从各候选sgcmgs确定目标sgcmgs。
[0214]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0215]
根据各候选sgcmgs的角动量包络样本点，确定各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项；
[0216]
根据各候选sgcmgs的角动量包络值、失效角动量包络值以及奇异角动量包络值中的至少两项，确定各候选sgcmgs的目标包络值。
[0217]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0218]
根据目标包络值确定各候选sgcmgs的角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项；
[0219]
根据角动量指标、失效角动量指标以及奇异角动量指标中的至少两项，确定各候选sgcmgs的综合评价指标。
[0220]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0221]
根据角动量包络值的第一无穷范数、各候选sgcmgs中sgcmg的第一数量以及各候选sgcmgs的预设角动量包络值，确定第一角动量指标；
[0222]
根据角动量包络值的第一二范数、第一数量、预设角动量包络值以及各候选sgcmgs中角动量包络样本点的第二数量，确定第二角动量指标；角动量指标包括第一角动量指标和第二角动量指标。
[0223]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0224]
根据失效角动量包络值的第二无穷范数、第一数量、预设角动量包络值、各候选sgcmgs中失效sgcmg的第三数量以及第三数量对应的失效组合的第四数量，确定第一失效角动量指标；
[0225]
根据失效角动量包络值的第二二范数、第一数量、预设角动量包络值、第二数量、第三数量和第四数量确定第二失效角动量指标；失效角动量指标包括第一失效角动量指标和第二失效角动量指标。
[0226]
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0227]
根据奇异角动量包络值的第三无穷范数、奇异角动量包络的分类数确定第一奇异角动量指标；
[0228]
根据奇异角动量包络值的第三二范数、第一数量、第二数量、分类数和预设角动量包络值确定第二奇异角动量指标；奇异角动量指标包括第一奇异角动量指标和第二奇异角动量指标。
[0229]
需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户
授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
[0230]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
[0231]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0232]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。