北京理工大学刘峰获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种含非线性晃动及大柔性附件航天器姿态复合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:CN116424575B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29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:202310213431.5,技术领域涉及:B64G1/24;该发明授权一种含非线性晃动及大柔性附件航天器姿态复合控制方法是由刘峰;王世元;岳宝增设计研发完成,并于2023-03-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种含非线性晃动及大柔性附件航天器姿态复合控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开的一种含非线性晃动及大柔性附件航天器姿态复合控制方法,属于航天器控制技术领域。本发明实现方法为:通过Te表征航天器在轨运行时受到各种非保守干扰力矩;采用欧拉四元数描述航天器主体任意角度姿态运动;采用假设模态离散化方法描述1~m个柔性附件的弹性振动;采用拆分变量技术改进液体晃动等效球摆模型的运动描述;建立带大型柔性附件充液航天器大范围运动动力学模型;对航天器姿态动力学模型线性化;根据Lyaponuv稳定性定理设计的充液柔性航天器输出反馈姿态控制律;基于充液柔性航天器输出反馈姿态控制律和欧拉四元数输入指令,设计的充液柔性航天器输入成型‑输出反馈复合姿态控制器,进而实现振动主动抑制,提高航天器姿态复合控制精度。
本发明授权一种含非线性晃动及大柔性附件航天器姿态复合控制方法在权利要求书中公布了:1.一种含非线性晃动及大柔性附件航天器姿态复合控制方法,其特征在于:包括以下步骤, 步骤1、应用混合坐标下的拉格朗日方程建立带大型柔性附件充液航天器大范围运动动力学模型;在带大型柔性附件充液航天器建模过程中,以Te表征航天器受到的各种非保守干扰力矩,重力梯度力矩Tg为唯一非保守干扰力矩;采用欧拉四元数描述航天器主体任意角度姿态运动;采用假设模态离散化方法描述1~m个柔性附件的弹性振动,实现高效简洁地表征柔性附件的弹性振动;采用拆分变量技术改进液体晃动等效球摆模型的运动描述,实现明确表征液体推进剂相对于1~n号储箱的整体性刚体运动与非线性晃动,所述非线性晃动包括有限幅横向晃动和旋转晃动; 步骤2、对步骤1得到的航天器姿态动力学模型线性化,得到表观非耦合的姿态动力学模型;在选取合适的充液柔性航天器系统状态空间内Lyaponuv函数中引入误差变量,从而对相关状态变量进行状态估计;应用Lyaponuv稳定性理论设计充液柔性航天器输出反馈姿态控制律,保证航天器姿态运动以及帆板振动渐近稳定; 步骤3、根据帆板的主振动模态,设计相应的ZVD成型器脉冲序列,将ZVD成型器脉冲序列依次与目标姿态四元数进行卷积运算,得到整型后的欧拉四元数输入指令; 步骤4、结合步骤2中得到的充液柔性航天器输出反馈姿态控制律和步骤3中得到的欧拉四元数输入指令,设计的充液柔性航天器输入成型-输出反馈复合姿态控制器;通过充液柔性航天器输入成型-输出反馈复合姿态控制器保证航天器姿态运动以及帆板振动渐近稳定,实现带大型柔性附件充液航天器在轨大范围姿态平稳机动及柔性附件振动主动抑制控制。
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