基于自适应高斯伪谱法的SGCMG非奇异框架角轨迹规划

简介：
本文提出了一种利用自适应高斯伪谱法优化单自由度气体控制力矩陀螺（SGCMG）系统的非奇异框架角轨迹规划方法，有效提升了姿态机动性能和能源效率。 针对采用SGCMG作为姿态执行机构的小卫星，在大角度机动过程中易遇到的SGCMG系统奇异问题，提出了一种基于自适应高斯伪谱法的无奇异框架角轨迹快速规划方法。该算法全面考虑了实际工程应用中可能存在的多种约束条件，包括但不限于SGCMG框架角受限、框架角速度受限、奇异量度受限以及星体机动角速度和初始及终端状态受限等，并将卫星的大角度机动问题视为一个满足上述所有约束条件下实现某性能指标最优的优化控制问题。通过结合自适应高斯伪谱法与非线性规划技术，该方法能够求解带边界条件和路径限制的最优化问题，从而获得在保证特定性能的同时避免奇异现象发生的SGCMG系统轨迹。 仿真结果显示：此算法能够在25秒内提供一条满足所有约束条件、能顺利实现大角度机动且精度优于10^-3的高平滑度轨迹。