專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，通過(guò)該方法的設(shè)計(jì)彌補(bǔ)單框架控制力矩陀螺的奇異性缺陷，提高控制力矩陀螺群的力矩輸出精度。
背景技術(shù)：
：敏捷衛(wèi)星借助姿態(tài)的敏捷機(jī)動(dòng)具有大幅寬和高分辨率成像的雙重能力，已成為小衛(wèi)星重要的發(fā)展方向之一。目前，衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括三大類(lèi)(l)推力器；(2)飛輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括反作用輪、(偏置)動(dòng)量輪、框架動(dòng)量輪和控制力矩陀螺；(3)環(huán)境力矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂屏赝勇菀蚱淠軌蜉敵龃罅氐膬?yōu)點(diǎn)成為空間站等大型衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)控制的最佳選擇。單框架控制力矩陀螺又因其力矩放大和動(dòng)態(tài)性能良好的特點(diǎn)成為高敏捷小衛(wèi)星姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最佳選擇。單框架控制力矩陀螺輸出力矩的原理是通過(guò)以一定的角速度改變高速轉(zhuǎn)子的角動(dòng)量方向，從而達(dá)到力矩輸出的目的。而單個(gè)的控制力矩陀螺只具有一個(gè)自由度的力矩輸出能力，因此要進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)的三軸穩(wěn)定控制，需要至少三個(gè)以上的控制力矩陀螺。由多個(gè)控制力矩陀螺組成的控制力矩陀螺群具有兩個(gè)問(wèn)題(l)控制力矩陀螺群的構(gòu)型，不同的構(gòu)型具有不同的力矩輸出能力；(2)控制力矩陀螺群的奇異性問(wèn)題，當(dāng)操縱這群控制力矩陀螺輸出力矩時(shí)，控制力矩陀螺群的力矩方程矩陣中的列矢量會(huì)出現(xiàn)相互平行的情況，這種狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致控制力矩陀螺群不能在與各列矢量的正交方向輸出力矩，或者當(dāng)力矩方程矩陣中的列矢量位于同一個(gè)平面內(nèi)時(shí)，控制力矩陀螺群也不能在垂直于此平面的方向上輸出力矩，以上情況下控制力矩陀螺群失去三維控制能力，陷入奇異狀態(tài)。所以操縱律設(shè)計(jì)所面臨的最主要的基本問(wèn)題是解決控制力矩陀螺群的奇異問(wèn)題。控制力矩陀螺群操縱律奇異回避性能的設(shè)計(jì)決定著衛(wèi)星姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力矩輸出精度，直接影響衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定精度。因此，控制力矩陀螺群操縱律的奇異性是影響控制力矩陀螺應(yīng)用必須突破的關(guān)鍵技術(shù)。現(xiàn)有的控制力矩陀螺操縱律設(shè)計(jì)有三類(lèi)方法偽逆操縱律、零運(yùn)動(dòng)操縱律、魯棒操縱律設(shè)計(jì)。偽逆操縱律是直接對(duì)控制力矩陀螺群的構(gòu)型矩陣求逆，當(dāng)矩陣的維數(shù)小于3時(shí)，矩陣的逆不存在，因此，該操縱律算法不能夠回避控制力矩陀螺群的奇異性問(wèn)題；零運(yùn)動(dòng)操縱律能夠回避控制力矩陀螺群的部分奇點(diǎn)，不能夠回避全部奇異區(qū)域；魯棒操縱律設(shè)計(jì)其實(shí)是偽逆操縱律的變形，唯一不同的是在此算法中，加入了可變的參數(shù)矩陣項(xiàng)，用這種操縱律計(jì)算得到的框架角速率命令來(lái)操縱控制力矩陀螺群，最終產(chǎn)生的輸出力矩相對(duì)期望力矩就會(huì)有一定的偏差。也就是說(shuō)，這種算法是犧牲控制力矩陀螺群力矩的輸出精度來(lái)?yè)Q取奇異的回避。因此，目前這三類(lèi)控制力矩陀螺的操縱律設(shè)計(jì)方法均不能夠滿(mǎn)足對(duì)高敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制的高精度要求。中國(guó)專(zhuān)利200810222230.7，名稱(chēng)"一種操縱律奇異回避的航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)"中涉及控制力矩陀螺群的力矩輸出控制方面的內(nèi)容，主要是采用零運(yùn)動(dòng)算法、查表法和操縱律偽逆算法的切換解決航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)中控制力矩陀螺群的奇異問(wèn)題，該設(shè)計(jì)方法雖然在一定程度上避免了控制力矩陀螺群的奇異問(wèn)題，但是零運(yùn)動(dòng)算法僅僅能夠回避部分奇異點(diǎn)，另外零運(yùn)動(dòng)算法不能夠回避的奇異區(qū)域需要經(jīng)過(guò)計(jì)算用查表的方法解決，這種設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致操縱律算法頻繁切換，計(jì)算出的框架角速度跳躍性大，給力矩的高精度輸出引入了誤差，并且計(jì)算量大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是針對(duì)控制力矩陀螺群的奇異性問(wèn)題，提供了一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，包括下列步驟(1)首先根據(jù)控制力矩陀螺群的構(gòu)型、框架角位置建立控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型，所述的動(dòng)力學(xué)模型采用整個(gè)控制力矩陀螺群的角動(dòng)量表示；(2)根據(jù)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型、衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的角速度、衛(wèi)星控制系統(tǒng)所需的力矩輸出構(gòu)造奇異回避操縱律算法和確定控制力矩陀螺群接近奇異區(qū)域的距離閾值4和閾值4，其中，閾值4>閾值(12;所述的奇異回避操縱律算法為^(0=d=ct(cct+;le:)、A為控制力矩陀螺群角動(dòng)量的導(dǎo)數(shù)；A為奇異回避算法調(diào)節(jié)參數(shù)；16《/為奇異回避操縱律算法的矩陣結(jié)構(gòu)，為相應(yīng)控制力矩陀螺的相位角偏差，"。為控制力矩陀螺群操縱律奇異回避算法的調(diào)節(jié)頻率，^。奇異回避操縱律算法的矩陣調(diào)節(jié)參數(shù)幅值，t為時(shí)間；c=五=61《畫(huà)sin《cos/cos《si政siii^…cas/cos《4sin《—cosyffcos<52…sin^cosy^cos《.■w'mPcosAsii\ffcos52…wVi)8cos《.-jwVi"cos《(3)對(duì)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行奇異性判斷，計(jì)算控制力矩陀螺群奇異度量值D，如果D>則控制力矩陀螺群的操縱律直接用偽逆操縱律算法，如果d2<D<4，則減小奇異回避操縱律算法中的參數(shù)A的調(diào)節(jié)幅度，如果0<0<(12，則增大奇異回避操縱律算法中的參數(shù)A的調(diào)節(jié)幅度；(4)根據(jù)步驟(3)中確定的操縱律，計(jì)算控制力矩陀螺群各個(gè)控制力矩陀螺的框架角速率值；(5)將所述的框架角速率積分計(jì)算得到框架角位置輸入給步驟(1)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，并根據(jù)框架角速率值驅(qū)動(dòng)控制力矩陀螺群輸出力矩給衛(wèi)星。所述的控制力矩陀螺群動(dòng)力學(xué)模型的建立由控制力矩陀螺群的構(gòu)型和框架角位置確定，首先由控制力矩陀螺群的構(gòu)型確定每個(gè)控制力矩陀螺的安裝位置和安裝角度，計(jì)矩陣一ctw;5sin《-cos^j…cos;8sin《—j一sin《cos/sin&4—sin《M=-cos^—c仍yffcos《…一cos《jcos/sin《...—cos《^ow/sin<5si"〃sin《sin"sin<2…si/iy5sin《.4s/ziy5sin《…5i"yffsin《—1然后，由控制力矩陀螺群的角動(dòng)量矩陣計(jì)算出整個(gè)控制力矩陀螺群的角動(dòng)量:A=tA(《)=M'/^其中，h。為每個(gè)控制力矩陀螺的標(biāo)稱(chēng)角動(dòng)量值，參數(shù)13值為控制力矩/=1陀螺框架軸與衛(wèi)星本體系Z軸的夾角；S,為控制力矩陀螺的框架角位置，n控制力矩陀螺群中控制力矩陀螺的個(gè)數(shù)。所述步驟(2)中的閾值和閾值d2滿(mǎn)足0<d2<4<1，范圍[1.5-3.5]，具體根據(jù)控制力矩陀螺群的期望力矩的幅值和頻率確定，選取4取值范圍。本發(fā)明的原理是一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，其特征在于根據(jù)控制力矩陀螺群構(gòu)型計(jì)算出控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)控制力矩陀螺群的操縱律，確定奇異回避操縱律算法的矩陣構(gòu)型和操縱律算法參數(shù)的閾值。然后判定控制力矩陀螺群的奇異性，如果遠(yuǎn)離奇異區(qū)域，選擇偽逆操縱律算法；如果接近奇異區(qū)域，選擇奇異回避操縱律算法，根據(jù)接近奇異區(qū)域距離的遠(yuǎn)近，調(diào)節(jié)奇異回避操縱律算法的參數(shù)值。該操縱律算法是將最優(yōu)理論引入魯棒操縱律算法中，增加一個(gè)非線性的調(diào)節(jié)矩陣避免偽逆運(yùn)算無(wú)法求解的問(wèn)題，這個(gè)非線性的調(diào)節(jié)矩陣由一正交陣和指數(shù)函數(shù)的標(biāo)量相乘組成，通過(guò)調(diào)節(jié)指數(shù)函數(shù)的初始值和中心值來(lái)調(diào)節(jié)奇異回避操縱律的性能，正交陣中對(duì)角線上的元素用常值l，其他元素設(shè)計(jì)成正弦函數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)正弦函數(shù)的幅值、頻率和相位達(dá)到精細(xì)調(diào)節(jié)操縱律性能的問(wèn)題。頻率的相位參數(shù)的調(diào)節(jié)根據(jù)控制力矩陀螺群的角動(dòng)量包絡(luò)實(shí)時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高控制力矩陀螺群力矩的輸出精度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明將非線性的微小調(diào)節(jié)量AE引入到奇異回避操縱律算法，非線性的調(diào)節(jié)參數(shù)改進(jìn)了原線性給定參數(shù)在調(diào)節(jié)時(shí)的大幅度跳躍問(wèn)題，對(duì)每個(gè)控制力矩陀螺期望角速度值的調(diào)節(jié)是慢時(shí)變的，調(diào)節(jié)更加精細(xì)，能夠更加有效的達(dá)到回避奇異的目的；(2)本發(fā)明所述的奇異回避操縱律算法是將最優(yōu)理論引入魯棒操縱律算法中，避免僅根據(jù)期望控制力矩和當(dāng)前框架角狀態(tài)來(lái)計(jì)算框架轉(zhuǎn)動(dòng)角速率指令，而沒(méi)有考慮當(dāng)前決策對(duì)未來(lái)框架角狀態(tài)的影響問(wèn)題，同時(shí)也避免了全局操縱律直接尋優(yōu)法在考慮系統(tǒng)長(zhǎng)期行為狀態(tài)下計(jì)算量很大，在星上很難實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題；(3)本發(fā)明距離閾值&和閾值d2的確定，對(duì)操縱律算法的參數(shù)實(shí)行分段調(diào)節(jié)，且該調(diào)節(jié)速度與衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)角速度值相關(guān)聯(lián)，當(dāng)衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)需要高頻率變化的大力矩輸出，并且控制力矩陀螺群距離奇異區(qū)域較近時(shí)，則采用小于閾值4的快速操縱律奇異回避算法，這種情況下控制力矩陀螺群能夠快速越過(guò)奇異區(qū)域，反之，當(dāng)要求小幅值慢時(shí)變的力矩輸出，且控制力矩陀螺群距離奇異區(qū)域較遠(yuǎn)時(shí)，則采用大于閾值d2的慢變操縱律奇異回避算法。本發(fā)明所述的采用閾值4和閾值d2分段的調(diào)節(jié)方法，可以大大提高控制力矩陀螺群的力矩輸出精度，尤其是在控制力矩陀螺群即將進(jìn)入奇異區(qū)域的時(shí)段內(nèi)，大大降低6了由于奇異回避算法的引入給力矩輸出精度帶來(lái)的損失?？傊景l(fā)明的控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，對(duì)奇異回避操縱律算法的參數(shù)進(jìn)行了精細(xì)優(yōu)化，對(duì)控制力矩陀螺群的奇異區(qū)域進(jìn)行了有效的回避，大大提高了控制力矩陀螺群的力矩輸出精度。圖1為本發(fā)明控制力矩陀螺群操縱律流程圖；圖2為本發(fā)明控制力矩陀螺群奇異回避操縱律算法流程圖。具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，步驟如下[OO32](1)首先針對(duì)控制力矩陀螺群的構(gòu)型建立控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型，框架角位置計(jì)算出整個(gè)控制力矩陀螺群的角動(dòng)量；控制力矩陀群的角動(dòng)"尤A(《)-M如其中，!=1—cos《-cos&-C;0COS52-cos^"1'i隱i—sin《57sin《一cos《為控制力矩的結(jié)構(gòu)形式￡=—sin""陀螺群角動(dòng)量矩陣，h。為每個(gè)控制力矩陀螺的標(biāo)稱(chēng)角動(dòng)量值，參數(shù)13值為控制力矩陀螺框架軸與衛(wèi)星本體系z(mì)軸的夾角，參數(shù)e值根據(jù)衛(wèi)星姿控所需的三軸力矩輸出要求所確定，例如，金字塔構(gòu)型的四個(gè)控制力矩陀螺組成的控制力矩陀螺群，衛(wèi)星俯仰軸和滾動(dòng)軸需要大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)，要求大力矩輸出，因此設(shè)定P值在3(T左右，其它的構(gòu)型可以依據(jù)需求進(jìn)行P值的選取設(shè)計(jì)。(2)首先利用控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型確定奇異回避操縱律算法的矩陣結(jié)構(gòu)，矩陣為正交陣，對(duì)角線上的元素用常值1，其他元素設(shè)計(jì)成正弦函數(shù)，矩陣結(jié)構(gòu)為E矩陣1《"2,'，根據(jù)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型、衛(wèi)《0(加+^,);星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的角速度"、衛(wèi)星控制系統(tǒng)所需的力矩輸出u，構(gòu)造奇異回避操縱律算法的矩陣結(jié)構(gòu)和確定控制力矩陀螺群接近奇異區(qū)域的距離閾值4和閾值d2(其中，閾值4>閾值d2);距離閾值和閾值d2的確定方法為1)首先，閾值&和閾值d2滿(mǎn)足0<d2<4<1，"3，具體根據(jù)控制力矩陀螺群的期望力矩的幅值和頻率確定，一般選取4"0.5。(3)將衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的角速度"和姿態(tài)控制器力矩控制信號(hào)u作為輸入，計(jì)算陀螺群角動(dòng)量的導(dǎo)數(shù)A=-K-&A;(4)對(duì)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行奇異性判斷，計(jì)算控制力矩陀螺群奇異性的度量值D二det(CCT)，其中C=7C361《《1=陣。-c/cos《sin《sin《一c"cos^2上述cP=cosPsP.sin《—ic"cos《…sint^—ic/9cos3"sin13，C為控制力矩陀螺群角動(dòng)量矩陣M的雅克比矩(5)如果D>4則操縱律算法直接用偽逆操縱律算法J(^C、-CT(CCT)"A，如果(12<D<dp則操縱律算法減小奇異回避操縱律算法中的參數(shù)調(diào)節(jié)幅度，采用式》(^C+"CT(CCT+U)、計(jì)算，其中義^-An^^'de^T)，如果0<D<d2，則操縱律算法增大奇異回避操縱律算法中的參數(shù)調(diào)節(jié)幅度，采用式》(/^cl二cT(ccT+;^雙"-^計(jì)算，其中義_=ta^-一^。，P為奇異操縱律算法的非線性調(diào)節(jié)參數(shù)，式,1《"和式中的五J^(0=c+A=cT(ccT》(o=d=cT(ccT《,=;sin(w/+^)，其中A為所對(duì)應(yīng)的控制力矩陀螺的相位角偏差，"。為控制力矩陀螺群操縱律奇異回避算法的調(diào)節(jié)頻率；由上述閾值判斷和計(jì)算得到控制力矩陀螺群各個(gè)控制力矩陀螺的框架角速率值》(0;(6)將所述的框架角速率積分計(jì)算得到框架角位置輸入給步驟(1)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，并根據(jù)框架角速率值驅(qū)動(dòng)控制力矩陀螺群輸出力矩給衛(wèi)星。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。661AA權(quán)利要求一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，其特征在于包括下列步驟(1)首先根據(jù)控制力矩陀螺群的構(gòu)型、框架角位置建立控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型，所述的動(dòng)力學(xué)模型采用整個(gè)控制力矩陀螺群的角動(dòng)量表示；(2)根據(jù)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型、衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的角速度、衛(wèi)星控制系統(tǒng)所需的力矩輸出構(gòu)造奇異回避操縱律算法和確定控制力矩陀螺群接近奇異區(qū)域的距離閾值d1和閾值d2，其中，閾值d1＞閾值d2；所述的奇異回避操縱律算法為<mrow><mover><mi>δ</mi><mo>·</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>C</mi><mo>+</mo></msup><mover><mi>h</mi><mo>·</mo></mover><mo>=</mo><msup><mi>C</mi><mi>T</mi></msup><msup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>CC</mi><mi>T</mi></msup><mo>+</mo><mi>λE</mi><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mover><mi>h</mi><mo>·</mo></mover></mrow>為控制力矩陀螺群角動(dòng)量的導(dǎo)數(shù)；λ為奇異回避算法調(diào)節(jié)參數(shù)；為奇異回避操縱律算法的矩陣結(jié)構(gòu)，為相應(yīng)控制力矩陀螺的相位角偏差，ωc為控制力矩陀螺群操縱律奇異回避算法的調(diào)節(jié)頻率，ζ0奇異回避操縱律算法的矩陣調(diào)節(jié)參數(shù)幅值，t為時(shí)間；<mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mi>J</mi><mrow><mo>(</mo><mi>δ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'separators=''><mtable><mtr><mtd><mo>-</mo><mi>cos</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><mi>sin</mi><msub><mi>δ</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><msub><mrow><mi>cos</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><mi>δ</mi></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><msub><mi>δ</mi><mi>i</mi></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><mi>cos</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><msub><mi>δ</mi><mi>n</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>sin</mi><msub><mi>δ</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>cos</mi><mi></mi><mi>β</mi><msub><mrow><mi>cos</mi><mi>δ</mi></mrow><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><mi>sin</mi><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mi>cos</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mi>i</mi></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><mi>sin</mi><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mi>cos</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mi>n</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>sin</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><mi>sin</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mn>2</mn></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><mi>sin</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mi>sin</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mi>i</mi></msub></mtd><mtd><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo></mtd><mtd><mi>sin</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mi>sin</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>cos</mi><msub><mi>δ</mi><mi>n</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>(3)對(duì)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行奇異性判斷，計(jì)算控制力矩陀螺群奇異度量值D，如果D＞d1則控制力矩陀螺群的操縱律直接用偽逆操縱律算法，如果d2＜D＜d1，則減小奇異回避操縱律算法中的參數(shù)λ的調(diào)節(jié)幅度，如果0＜D＜d2，則增大奇異回避操縱律算法中的參數(shù)λ的調(diào)節(jié)幅度；(4)根據(jù)步驟(3)中確定的操縱律，計(jì)算控制力矩陀螺群各個(gè)控制力矩陀螺的框架角速率值；(5)將所述的框架角速率積分計(jì)算得到框架角位置輸入給步驟(1)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，并根據(jù)框架角速率值驅(qū)動(dòng)控制力矩陀螺群輸出力矩給衛(wèi)星。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，其特征在于所述的控制力矩陀螺群動(dòng)力學(xué)模型的建立由控制力矩陀螺群的構(gòu)型和框架角位置確定，首先由控制力矩陀螺群的構(gòu)型確定每個(gè)控制力矩陀螺的安裝位置和安裝角度，計(jì)算出控制力矩陀螺群的角動(dòng)量矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>2.然后，由控制力矩陀螺群的角動(dòng)量矩陣計(jì)算出整個(gè)控制力矩陀螺群的角動(dòng)量:A-1^(《)-MA;其中，h。為每個(gè)控制力矩陀螺的標(biāo)稱(chēng)角動(dòng)量值，參數(shù)e值為控制力矩Si為控制力矩陀螺的框架角位置，n控制力矩陀螺,=1陀螺框架軸與衛(wèi)星本體系z(mì)軸的夾角群中控制力矩陀螺的個(gè)數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，其特征在于所述步驟(2)中的閾值和閾值d2滿(mǎn)足0<d2<<1，d乂d2范圍[1.5-3.5]，具體根據(jù)控制力矩陀螺群的期望力矩的幅值和頻率確定，選取4取值范圍。全文摘要一種控制力矩陀螺群的高精度力矩輸出控制方法，步驟(1)首先建立控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型；(2)構(gòu)造奇異回避操縱律算法和確定控制力矩陀螺群接近奇異區(qū)域的距離閾值d1和閾值d2，(3)對(duì)控制力矩陀螺群的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行奇異性判斷，計(jì)算控制力矩陀螺群奇異度量值D，如果D＞d1則控制力矩陀螺群的操縱律直接用偽逆操縱律算法，如果d2＜D＜d1，則減小參數(shù)λ的調(diào)節(jié)幅度，如果0＜D＜d2，則增大參數(shù)λ的調(diào)節(jié)幅度；(4)計(jì)算控制力矩陀螺群各個(gè)控制力矩陀螺的框架角速率值；(5)將所述的框架角速率積分計(jì)算得到框架角位置輸入給步驟(1)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，并根據(jù)框架角速率值驅(qū)動(dòng)控制力矩陀螺群輸出力矩給衛(wèi)星。文檔編號(hào)G05D17/00GK101694570SQ20091009379公開(kāi)日2010年4月14日申請(qǐng)日期2009年10月19日優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日發(fā)明者于靈慧,劉勝利,楊芳申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司;