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原文传递一种使用CMG控制卫星姿态的方法

专利名称：	一种使用CMG控制卫星姿态的方法
摘要：	本发明涉及一种使用CMG控制卫星姿态的方法，该方法通过设计CMG的操纵律获得卫星姿态控制力矩，从而对卫星的姿态进行控制，属于卫星姿态控制技术领域，CMG为控制力矩陀螺。本发明通过将导致CMG三轴合成零动量的可用角动量包络严重畸形的多余角动量设置为三轴合成的偏置动量，使得CMG组合的可用角动量包络除偏置角动量方向外其余都分布比较平均，保证CMG控制的姿态机动在更多方向上都能正常完成。
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;何世民;傅秀涛;刘羽白;綦艳霞;何海锋;王淑一;柯旗;田科丰;姚宁;蒋志雄;王玉爽;赵江涛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910673592.6
公开号：	CN110466806A
代理机构：	中国航天科技专利中心
代理人：	张丽娜
分类号：	B64G1/28(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：	1.一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：卫星上安装有n个CMG，n个CMG的角动量不完全相同，n个CMG分别为N1CMG、N2CMG、…、NnCMG，N1CMG的角动量为h1，N2CMG的角动量为h2，、…、NnCMG的角动量为hn，该方法的步骤包括： (1)计算初始时刻n个CMG在卫星本体坐标系下的合成角动量为Hbias； Hbias＝h(Asinδ+Bcosδ)E 式中A为n个CMG框架角均为90度时，各个CMG角动量单位矢量方向在卫星本体的矩阵； B为n个CMG框架角均为0度时，各个CMG角动量单位矢量方向在卫星本体的矩阵； A1为N1CMG的角动量单位矢量的方向，a11为N1CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系X轴的投影；a21为N1CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Y轴的投影；a31为N1CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Z轴的投影； A2为N2CMG的角动量单位矢量的方向，a12为N2CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系X轴的投影；a22为N2CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Y轴的投影；a32为N2CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Z轴的投影； … An为NnCMG的角动量单位矢量的方向，a1n为NnCMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系X轴的投影；a2n为NnCMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Y轴的投影；a3n为NnCMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Z轴的投影； B1为N1CMG的角动量单位矢量的方向，b11为N1CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系X轴的投影；b21为N1CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Y轴的投影；b31为N1CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Z轴的投影； B2为N2CMG的角动量单位矢量的方向，b12为N2CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系X轴的投影；b22为N2CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Y轴的投影；b32为N2CMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Z轴的投影； … Bn为NnCMG的角动量单位矢量的方向，b1n为NnCMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系X轴的投影；b2n为NnCMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Y轴的投影；b3n为NnCMG的角动量单位矢量在卫星本体坐标系Z轴的投影； δ1为N1CMG初始时刻的框架角，δ2为N2CMG初始时刻的框架角，δn为NnCMG初始时刻的框架角； E为n维单位矢量，E＝[1，1，…，1]T，h＝[h1,h2,…,hn]T； (2)根据期望姿态阵Cri，计算步骤(1)得到的偏置角动量Hbias的映射坐标系ΔC； ΔC＝(Cri(t0))-1Cri(t) 其中，Cri(t0)为卫星在t0时刻的卫星相对惯性空间的期望姿态阵，Cri(t)为卫星在t时刻的卫星相对惯性空间的期望姿态阵； (3)根据步骤(2)得到的映射坐标系ΔC，将步骤(1)得到的偏置角动量Hbias映射到姿态控制坐标系下： Hrbias＝ΔC*Hbias (4)计算t时刻n个CMG在卫星本体坐标系下的合成角动量为HCMG； HCMG＝h(Asinδ'+B cosδ')E δ′1为N1CMG在t时刻的框架角，δ′2为N2CMG在t时刻的框架角，δ′n为NnCMG在t时刻的框架角； (5)计算n个CMG的输出控制力矩T，通过该输出控制力矩T对卫星姿态进行控制； T＝ΔH/\|\|ΔH\|\| 其中，ΔH＝HCMG-Hrbias。 2.根据权利要求1所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：n＝4。 3.根据权利要求1所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：n＝5。 4.根据权利要求1所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：n＝6。 5.根据权利要求1所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：至少有一个CMG的角动量与其他n-1个CMG的角动量不同。 6.根据权利要求1所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：角动量的差值的最大值不小于角动量最小值的一倍。 7.根据权利要求1所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：h1>h2>…>hn。 8.根据权利要求7所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：h1-hn的值最小为hn的一倍。 9.根据权利要求4所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：N1CMG、N2CMG、N3CMG、N4CMG、N5CMG的角动量均相同，且与N6CMG的角动量不同。 10.根据权利要求9所述的一种使用CMG控制卫星姿态的方法，其特征在于：N1CMG、N2CMG、N3CMG、N4CMG、N5CMG的角动量均为125nms，N6CMG的角动量为400nms。
所属类别：	发明专利