29、航天器姿态控制与移动机器人放射性源定位技术

航天器姿态控制与移动机器人放射性源定位技术

航天器姿态控制

在航天器重新定向过程中，姿态控制至关重要。航天器的姿态需要满足诸多约束条件，以确保传感器和天线的正常工作。

1. 姿态约束

   • 传感器需避免直接暴露于某些天体，如太阳，否则会影响测量精度。因此，固定传感器的归一化视轴向量 (y_1) 与指向某天体的归一化向量 (x_1) 之间的夹角 (\theta_1) 应大于临界角 (\theta_{min})。
   • 为保持与地面站或其他航天器的通信，天线向量 (y_2) 与接收器向量 (x_2) 之间的夹角 (\theta_2) 应小于临界角 (\theta_{max})。这些姿态约束可表示为：
     [x_1^T y_1’ < \cos \theta_{min}, x_2^T y_2’ > \cos \theta_{max}]
     其中，(x_1)、(y_1’)、(x_2) 和 (y_2’) 是单位向量，(y_1’) 和 (y_2’) 分别表示传感器和天线在惯性坐标系中的向量，可通过以下公式获得：
     [y_i’ = (q_4^2 - q^Tq)y_i + 2(q^Ty_i)q + 2q_4(y_i \times q), i = 1, 2]

2. 控制器设计

   • 新型势函数 ：构建了一个新型势函数 (V(Q))，定义为：
     [V(Q) = |Q_e|^2 \left[\sum_{j=1}