南京航空航天大学;上海宇航系统工程研究所徐世东获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学;上海宇航系统工程研究所申请的专利一种电动力绳系卫星天平动的稳定控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118439187B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410259178.1,技术领域涉及:B64G1/24;该发明授权一种电动力绳系卫星天平动的稳定控制方法是由徐世东;张乐;陈提;彭文轩;恽卫东;金栋平设计研发完成,并于2024-03-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种电动力绳系卫星天平动的稳定控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种电动力绳系卫星天平动的稳定控制方法,相较于现有的基于优化理论的控制方法,本控制方法具有解析形式,计算量小,同时能够处理控制电流饱和非线性和系统未知扰动的影响。所述方法包括:基于春分点六根数建立轨道动力学方程;基于面内、面外角建立姿态动力学方程;通过无量纲变换,得到描述绳系卫星天平动的控制方程;设计辅助动力学系统补偿控制电流的饱和非线性;采用径向基函数神经网络对模型摄动和外部干扰等多重扰动进行逼近,并估计权值矩阵和近似误差,以便补偿扰动;设计电动力系绳中电流的解析控制律;利用动态尺度广义逆方法修正解析控制律中的奇异项;利用所述解析控制律对电动力绳系卫星系统的天平动过程进行控制。
本发明授权一种电动力绳系卫星天平动的稳定控制方法在权利要求书中公布了:1.一种电动力绳系卫星天平动的稳定控制方法,所述电动力绳系卫星的结构包括一颗主星、一颗子星和一根由绝缘材料包裹电动力系绳,主星和子星之间通过电动力系绳连接,共同在地球轨道运行,其中两个卫星和系绳分别被视为两个集中质量和一个刚性杆,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,对于电动力绳系卫星,进行坐标系与参数的定义; 步骤2,定义春分点六根数e,a,i,w,f和u; 步骤3,采用步骤2中定义的春分点六根数,对电动力绳系卫星轨道动力学方程进行表示; 步骤4,设计加速度矢量μ=[μxμyμz]T和洛伦兹力Θ,则有洛伦兹力Θ=mμ,其中,m=m1+m2+m3; 步骤5,对地磁强度向量Ω进行表示; 步骤6,对向量Ω重新进行表示; 步骤7,对洛伦兹力Θ进行表示; 步骤8,基于欧拉-拉格朗日方程,建立电动力绳系卫星的姿态动力学方程; 步骤9,设计一组新的无量纲参数; 步骤10,将步骤9得到的参数代入步骤8中的姿态动力学方程中,得到无量纲化的姿态动力学方程,即能够描述系统天平动的控制方程; 步骤11,得到能够有效控制电动力绳系卫星天平动的系绳电流解析控制律; 步骤1包括:主星和子星的质量分别表示为m1和m2,电动力系绳的长度和质量分别表示为L和m3;O-xyz表示轨道坐标系,其中点O位于系统的质心,Ox、Oy和Oz是轨道坐标系的三个轴,面内角φ和面外角表示系统的瞬时方向,d0表示离心率,k0表示半长轴,g0表示倾角,Λ0表示升交点经度,ν0表示近心点角,n0表示真近点角,代表m×n维的实数矩阵空间,其中m与n均为正整数,m与n分别代表矩阵空间的行数与列数,而表示m×1的实数向量空间,用t表示时间; 步骤2包括:基于经典轨道要素,春分点六根数e,a,i,w,f和u定义如下: 步骤3包括:忽略姿态运动的影响,采用步骤2中定义的春分点六根数将电动力绳系卫星轨道动力学方程表示如下: 其中,ψ=icosu+asinu+1,ν2=w2+f2+1,为多项式相对于时间t的一阶导数,为相对t的二阶导数,因此e′、a′、i′、w′、f′、u′表示春分点六根数相对于t的一阶导数,Γ1为引力常数,而μx,μy,μz为分别沿轨道坐标系的三个轴的摄动加速度; 步骤8包括:所述电动力绳系卫星的姿态动力学方程表示为: 其中, 其中,r表示轨道半径;M,η为中间变量,χ为轨道扰动;φ”,分别表示面内角与面外角相对于时间t的二阶导数,φ',分别表示面内角与面外角相对于时间t的一阶导数,Gφ和表示由洛伦兹力引起的广义力矩,κφ和分别表示由建模不确定性和外部干扰引起的未知项。
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