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一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法
| 专利名称： | 一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法 |
| 摘要： | 本发明涉及一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，属于卫星姿态控制技术领域。该方法针对磁卸载在地磁场方向刚满足卸载条件的轨道弧段附近磁控电压的频繁切换的问题，针对角动量误差以及地磁场矢量与角动量误差矢量夹角引入双滞环卸载策略，最后对卸载电压进行滤波平滑后输出，有效降低磁控力矩对卫星姿态稳定度的影响，实现了卫星的高稳定度姿态控制。相比传统磁卸载方法，采用本发明的方法可降低磁控力矩引起的卫星姿态角和角速度的波动，有效克服磁卸载对卫星的姿态稳定度产生的恶劣影响。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 北京;11 |
| 申请人： | 北京控制工程研究所 |
| 发明人： | 陆栋宁;王淑一;雷拥军;顾斌;刘洁;田科丰;傅秀涛 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-05-05T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-08-16T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910368565.8 |
| 公开号： | CN110127088A |
| 代理机构： | 中国航天科技专利中心 |
| 代理人： | 张丽娜 |
| 分类号： | B64G1/36(2006.01);B;B64;B64G;B64G1 |
| 申请人地址： | 100080 北京市海淀区北京2729信箱 |
| 主权项： | 1.一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，其特征在于：使用三台沿本体坐标系正装的磁力矩器卸载卫星在本体坐标系下三个方向的合成角动量，该方法包括如下步骤： (1)根据卫星在轨道上的位置，计算卫星所处空间环境的磁场Bb； (2)计算卫星的合成角动量ΔHb； 初始t0时刻卫星的合成角动量ΔHb0＝0； t1时刻卫星的合成角动量ΔHb1＝Js·(ωt1–CBO1·ωOI)+ΔHΣmw1； t2时刻卫星的合成角动量ΔHb2＝Js·(ωt2–CBO2·ωOI)+ΔHΣmw2； … ti时刻卫星的合成角动量ΔHbi＝Js·(ωti–CBOi·ωOI)+ΔHΣmwi； ti+1时刻卫星的合成角动量ΔHbi+1＝Js·(ωti+1–CBoi+1·ωOI)+ΔHΣmwi+1； (3)计算当前时刻步骤(1)得到的卫星所处空间环境的磁场Bb的方向与步骤(2)得到的当前时刻卫星的合成角动量ΔHb的夹角ε的余弦值cosε的绝对值|cosε|； (4)计算当前时刻卫星的合成角动量ΔHb的范数||ΔHb||； (5)根据步骤(3)得到的余弦值cosε的绝对值|cosε|和步骤(4)得到的范数||ΔHb||判断当前时刻卫星的合成角动量是否需要进行卸载，如果需要进行卸载则进入步骤(6)，如果不需要进行卸载则输出给磁力矩器的卸载电压为零； (6)根据步骤(5)的判断结果，当判断结果为进行卸载时，则卫星本体坐标系下x方向的卸载电压Vm1*为： 卫星本体坐标系下y方向的卸载电压Vm2*为： 卫星本体坐标系下z方向的卸载电压Vm3*为： 其中， kPMU为磁卸载系数，为一设定值； Mmlf为磁力矩器的最大磁矩； Vmmlf为电压的限幅值，为一设定值； ΔHbx、ΔHby、ΔHbz为卫星的合成角动量ΔHb在卫星本体坐标系下的三个分量； Bbx、Bby、Bbz为卫星所处空间环境的磁场Bb在卫星本体坐标系下的三个分量； (7)对步骤(6)得到的卸载电压进行滤波，输出电压给磁力矩器，使磁力矩器对卫星在本体坐标系下三个方向的合成角动量进行卸载；滤波公式如下： 其中kvm为滤波系数，为上一时刻输出的滤波后的电压。 2.根据权利要求1所述的一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，其特征在于：所述的步骤(1)中， Bb＝[Bbx Bby Bbz]T，其中Bbx，Bby，Bbz为磁场强度在卫星本体坐标系的三轴分量。 3.根据权利要求1所述的一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，Js为卫星的转动惯量，ωOI为卫星轨道坐标系相对于惯性坐标系的角速度； ωt1为t1时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，CBO1为t1时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，ΔHΣmw1为t1时刻卫星动量轮组合的合成角动量； ωt2为t2时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，CBO2为t2时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，ΔHΣmw2为t2时刻卫星动量轮组合的合成角动量； ωti为ti时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，CBOi为ti时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，ΔHΣmwi为ti时刻卫星动量轮组合的合成角动量； ωti+1为ti+1时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，CBOi+1为ti+1时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，ΔHΣmwi+1为ti+1时刻卫星动量轮组合的合成角动量。 4.根据权利要求1所述的一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，初始时刻时不对卫星的合成角动量进行卸载。 5.根据权利要求4所述的一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，其特征在于：所述的步骤(5)中，第一种情况，当当前时刻|cosε| |
| 所属类别： | 发明专利 |
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