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原文传递一种基于永磁动量交换球的对地凝视卫星姿态控制方法

专利名称：	一种基于永磁动量交换球的对地凝视卫星姿态控制方法
摘要：	本发明涉及一种基于永磁动量交换球的对地凝视卫星姿态控制方法，此方法以球形电机为球形动量交换装置，通过定子壳与卫星平台连接，包括：初始化卫星所能承受的最大倾角；确定卫星控制欧拉轴转角；确定分级控制欧拉轴转角；确定各级增量控制力矩；坐标系变换；确定球形转子轨迹控制指令；对球形转子进行轨迹跟踪控制。本发明可以减少控制计算量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	李洪凤;林康;李斌;柳文俊
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810260308.8
公开号：	CN108438256A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201
代理人：	程毓英
分类号：	B64G1/24(2006.01)I;B;B64;B64G;B64G1;B64G1/24
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种基于永磁动量交换球的对地凝视卫星姿态控制方法，此方法以球形电机为球形动量交换装置，通过定子壳与卫星平台连接，包括下列步骤：(1)初始化卫星所能承受的最大倾角ψmax；(2)确定卫星控制欧拉轴转角ψref＝2arccos(q4)，其中，q4为姿态控制指令，是姿态四元数的标量分量；(3)确定分级控制欧拉轴转角：其中，ψref为卫星机动所需要的欧拉旋转角，ψk是第k级增量机动的控制欧拉轴转角，k是增量机动的次序，取值为{1,2,…,n}，n是设定的总的增量机动级数，tk表示第k次增量机动期望完成时刻，t0＝0；(4)确定各级增量控制力矩Tk＝4Jψk/(tk‑tk‑1)2[q1 q2 q3]T其中，Tk为参考坐标系N下第k级增量机动的控制力矩矢量，J表示卫星绕欧拉轴的转动惯量，[q1 q2 q3]T是姿态四元数的向量分量，也即欧拉轴；(5)坐标系变换：τk＝[τt τg τh]T＝CvnTk,其中，τk是虚框架坐标系V下的各级增量控制力矩矢量列阵，τh是类飞轮变速转矩分量，τt是由卫星转动产生的陀螺进动力矩分量，τg是转子倾斜加速转矩分量，Cvn为参考坐标系N到虚框架坐标系V的变换矩阵，参考坐标系N即是为卫星姿态参考坐标系；虚框架坐标系V由虚拟单框架确定，在任意时刻球形转子都存在一个虚拟单框架，其框架转动惯量为零，将转子自转角动量方向定义为虚拟坐标轴h，虚拟坐标轴g与转子瞬时倾斜角动量方向也即虚拟单框架转轴重合，虚拟坐标轴t由右手定则确定；(6)确定球形转子轨迹控制指令其中，Ω分别是转子角速度在虚框架坐标轴g、t上的投影分量，表示球形转子本体倾斜角速率、自转角速率；分别是转子角加速度在虚框架坐标轴g、t上的投影分量，表示球形转子本体倾斜角加速度，自转角加速度；I_g，I_t，I_h分别是球形转子关于虚拟坐标轴g、t、h的转动惯量分量；ω_Bg，ω_Bt分别是卫星平台角速度ω_B在虚拟坐标系轴g、t上的投影分量；(7)对球形转子进行轨迹跟踪控制将(6)中球形转子虚框架坐标系V下的轨迹控制指令变换到欧拉轴坐标系下进行轨迹跟踪控制；(8)比较第k级增量机动的控制欧拉轴转角与最大倾角，若超过转子最大倾角,则增大所设定的总的增量机动级数n，返回步骤(2)重新进行卫星姿态调整。
所属类别：	发明专利