中国空间技术研究院王家明获国家专利权
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龙图腾网获悉中国空间技术研究院申请的专利近地编队卫星PID无源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:CN117184450B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26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:202311194037.8,技术领域涉及:B64G1/24;该发明授权近地编队卫星PID无源控制方法是由王家明;周庆瑞;郑威;刁靖东;孙昌浩;王辉;杨英;宋莹莹设计研发完成,并于2023-09-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本近地编队卫星PID无源控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种近地编队卫星PID无源控制方法,包括以下步骤:步骤S1、建立近地轨道编队端口哈密顿系统动力学模型;步骤S2、根据动力学模型建立无源PID控制器,构建附加系统,并根据李雅普诺夫函数需求,求解偏微分方程;步骤S3、根据平衡点需求,设计李雅普诺夫函数,并确定附加系统积分项初值;步骤S4、基于附加系统积分项初值建立PID无源控制器。本发明,有效避免了PID控制器参数选择困难、大范围系统表现不佳的问题,可简单有效的针对近地轨道卫星编队哈密顿动力学系统建立起无源PID控制方法,有利于控制器的设计。
本发明授权近地编队卫星PID无源控制方法在权利要求书中公布了:1.一种近地编队卫星PID无源控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1、建立近地轨道编队端口哈密顿系统动力学模型; 步骤S2、根据动力学模型建立无源PID控制器,构建附加系统,并根据李雅普诺夫函数需求,求解偏微分方程; 步骤S3、根据平衡点需求,设计李雅普诺夫函数,并确定附加系统积分项初值; 步骤S4、基于附加系统积分项初值建立PID无源控制器; 所述步骤S1中,通过跟随航天器拉格朗日函数推导得出近地轨道编队端口哈密顿系统动力学模型,具体推导过程如下: 定义ECI坐标系下主星坐标为,从星坐标为,LVLH坐标下主星坐标为,从星坐标为; 从星动能表示为: 1 从星受摄动影响下的势能表示为: 2 则拉格朗日函数为: 3 由LVLH坐标到ECI坐标系的转换表示为: 4 其中,,为升交点赤经,为近地点幅角,为主星轨道倾角;为正交矩阵,即,通过对公式两侧求导,得到; 定义斜对称矩阵函数;则 5 在未受扰动轨道中,轨道参数是恒定的,因此矩阵5的最后两项等于零; ECI坐标系与LVLH坐标系的转换关系为: 6 在LVLH坐标系下,航天器动能为: 7 航天器势能为: 8 其中,为地球半径,, 则在LVLH坐标系下,拉格朗日方程为: 9 选择作为基底变量,根据勒让德变换,通过欧拉-拉格朗日方程求出主星与从星之间的相对动力学,公式为: 10 计算得到端口哈密顿系统近地编队卫星动力学,公式为: 11 12 其中,,哈密顿函数由拉格朗日方程得出: 13 公式12即为近地轨道编队端口哈密顿系统动力学模型。
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