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原文传递用于敏捷卫星应用的姿态控制

专利名称：	用于敏捷卫星应用的姿态控制
摘要：	本发明总体上涉及姿态控制，并且尤其便利地涉及卫星和/或航天器的空间平台的姿态控制。具体地，本发明的第一方面涉及具有有限的万向节旋转的多个控制力矩陀螺在姿态控制系统的用途。此外，本发明的另一方面涉及用于控制姿态控制系统的控制力矩陀螺组件的改进逻辑。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	意大利;IT
申请人：	泰雷兹阿莱尼亚宇航意大利单一股东有限责任公司
发明人：	马尔科·阿纳尼亚;多梅尼科·凯斯科尼
专利状态：	有效
申请日期：	2014-12-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910639332.7
公开号：	CN110329550A
代理机构：	中科专利商标代理有限责任公司
代理人：	毕杨
分类号：	B64G1/28(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	意大利罗马
主权项：	1.一种姿态控制单元(110)，所述姿态控制单元被设计为： ·安装在平台上以控制所述平台的姿态，以及 ·联接到控制力矩陀螺组件(4、6、120)，所述控制力矩陀螺组件(4、6、120)被搭载安装在所述平台上并且包括四个或更多个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)；所述姿态控制单元(110)被构造为： ·基于平台的基准姿态轨线，选择被同时操作的三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)，同时将未选定的控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)保持静止； ·基于平台的基准姿态轨线和当前姿态，计算由控制力矩陀螺组件(4、6、120)提供的总角动量； ·基于由控制力矩陀螺组件(4、6、120)提供的总角动量和未选定的控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)的角动量，计算由选定的所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)提供的三元组相关角动量；以及 ·同时操作选定的所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)，从而使得所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)提供计算的所述三元组相关角动量，同时将未选定的控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)保持静止。 2.根据权利要求1所述的姿态控制单元(110)，所述姿态控制单元被构造为： ·基于计算的三元组相关角动量和选定的所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)的万向节(32)的当前角位置和速度，计算被选定的所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)的万向节(32)使用的新的角位置和速度，从而选定的所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)提供计算的所述三元组相关角动量；以及 ·同时操作选定的所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)的万向节(32)，从而促使所述万向节(32)使用计算的所述新的角位置和速度，由此促使选定的所述三个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)提供计算的所述三元组相关角动量。 3.一种姿态控制系统(100)，所述姿态控制系统被设计为被安装在平台上以控制所述平台的姿态，所述姿态控制系统包括如下的项目中的至少一个： ·包括四个或更多个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)的控制力矩陀螺组件(4、6、120)； ·根据权利要求1或2所述的姿态控制单元(110)，所述姿态控制单元联接到所述控制力矩陀螺组件(4、6、120)以控制其操作。 4.根据权利要求3所述的姿态控制系统(100)，其中，每个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)都具有相应的万向节(32)，所述万向节被机械地约束，从而能够在相应的万向节轴线上操作，以执行有限数量的整周旋转。 5.根据权利要求4所述的姿态控制系统(100)，其中每个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)都被装备有相应的传感器，并且被联接到相应的挠性电缆(33)，以经由所述相应的挠性电缆接收电力供给并且经由所述相应的挠性电缆提供来自相应传感器的信号；并且其中每个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)被联接到所述相应的挠性电缆(33)，从而相应的万向节(32)的转动导致所述相应的挠性电缆(33)围绕所述相应的万向节(32)被卷绕和被解绕，由此机械地限制万向节能够执行的顺时针和逆时针的整周旋转的数量。 6.根据权利要求5所述的控制力矩陀螺组件，其中，每个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)都包括： ·相应的壳体(31)；以及 ·飞轮，所述飞轮被容纳在所述相应的壳体(31)内部，并且能够被相应的飞轮马达操作以在相应的飞轮轴线上旋转，所述相应的飞轮马达和所述相应的传感器被设置在所述相应的壳体(31)内部；并且其中，每个控制力矩陀螺(3、41、42、43、44、61、62、63、64)的相应万向节(32)在外部被联接到相应的壳体(31)，并且被联接到所述相应的挠性电缆(33)，以经由所述相应的挠性电缆接收用于相应的飞轮马达的电力供给并且经由所述相应的挠性电缆提供来自相应传感器的信号。 7.根据权利要求3至6中任一项所述的姿态控制系统(100)，其中，控制力矩陀螺包括第一控制力矩陀螺(41、42；61、62)和第二控制力矩陀螺(43、44；63、64)；并且其中： ·第一控制力矩陀螺(41、42；61、62)具有平行的或沿同一直线定位的万向节轴线； ·第一控制力矩陀螺(41、42；61、62)具有能够在同一平面中或者平行的平面中转动的角动量矢量； ·第二控制力矩陀螺(43、44；63、64)具有如下的万向节轴线： -所述万向节轴线是平行的或沿同一直线定位，并且 -所述万向节轴线与第一控制力矩陀螺(41、42；61、62)的万向节轴线不平行； ·第二控制力矩陀螺(43、44；63、64)具有能够在同一平面中或者平行的平面中转动的角动量矢量； ·第一控制力矩陀螺(41、42；61、62)的角动量矢量能够在其中转动的平面与第二控制力矩陀螺(43、44；63、64)的角动量矢量能够在其中转动的平面相交。 8.根据权利要求7所述的姿态控制系统，其中： ·第一控制力矩陀螺(41、42)的万向节轴线是平行的； ·第一控制力矩陀螺(41、42)的角动量矢量能够在同一平面中转动； ·第二控制力矩陀螺(43、44)的万向节轴线是平行的并且位于与第一控制力矩陀螺(41、42)的万向节轴线的平面相同的平面上； ·第二控制力矩陀螺(43、44)的角动量矢量能够在与第一控制力矩陀螺(41、42)的角动量矢量能够在其中转动的平面相交的同一平面中转动；以及 ·第一控制力矩陀螺(41、42)的角动量矢量能够在其中转动的平面相对于第二控制力矩陀螺(43、44)的角动量矢量能够在其中转动的平面是垂直的或倾斜的。 9.根据权利要求7所述的姿态控制系统，其中： ·第一控制力矩陀螺(61、62)的万向节轴线沿同一直线定位； ·第一控制力矩陀螺(61、62)的角动量矢量能够在平行的平面中转动； ·第二控制力矩陀螺(63、64)的万向节轴线沿与第一控制力矩陀螺(61、62)的万向节轴线定位所沿的直线垂直的同一直线定位；以及 ·第二控制力矩陀螺(63、64)的角动量矢量能够在与第一控制力矩陀螺(61、62)的角动量矢量能够在其中转动的平面垂直的平行平面中转动。 10.一种空间平台，所述空间平台装备有根据权利要求3至9中的任一项所述的姿态控制系统(100)。 11.根据权利要求10所述的空间平台，其中，所述空间平台是卫星或航天器。
所属类别：	发明专利