專利名稱：用于偏置動(dòng)量微小衛(wèi)星章進(jìn)動(dòng)控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公布了一種用于偏置動(dòng)量微小衛(wèi)星章進(jìn)動(dòng)控制的方法，采用磁強(qiáng)計(jì)輸出作 為控制律的輸入，利用磁場(chǎng)的先驗(yàn)信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，最終磁力矩器輸出控制衛(wèi)星的角動(dòng) 量矩的指向收斂于軌道的法向。
背景技術(shù)：
“偏置動(dòng)量輪+磁強(qiáng)計(jì)+磁力矩器”的衛(wèi)星控制系統(tǒng)配置具有成本低、可靠度高等 優(yōu)點(diǎn)，是微小衛(wèi)星、納衛(wèi)星、皮衛(wèi)星甚至大衛(wèi)星的較為常見(jiàn)的一種控制系統(tǒng)配置方式，該類 配置需要控制衛(wèi)星的章進(jìn)動(dòng)，從而長(zhǎng)期保持角動(dòng)量矩矢量指向衛(wèi)星軌道的法向?，F(xiàn)有的經(jīng) 典控制方法如下1)經(jīng)典方法1 這一類方法不但需要磁強(qiáng)計(jì)，甚至需要其余敏感器(如地球敏感器、陀 螺)直接測(cè)量出姿態(tài)角或者采用統(tǒng)計(jì)估計(jì)技術(shù)間接測(cè)量出姿態(tài)角。幾種較為常見(jiàn)的控制律其中，力Y軸的磁力矩器輸出的磁矩;豸為磁強(qiáng)計(jì)的X軸輸出；《為磁強(qiáng)計(jì)的Y軸的輸出的變化率；Ji為磁強(qiáng)計(jì)的X軸輸出；,為衛(wèi)星的滾動(dòng)角；,為航向角；ii、J^、J^為控制參數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是控制律的設(shè)計(jì)中考慮了姿態(tài)角，能夠更有效地抑制章進(jìn)動(dòng)，但是缺點(diǎn)也 很明顯，需要更多的硬件資源，如果采用統(tǒng)計(jì)估計(jì)算法，星上運(yùn)算量也較大。2)經(jīng)典方法2 僅采用磁強(qiáng)計(jì)輸出實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的章動(dòng)控制，并間接地控制衛(wèi)星的進(jìn) 動(dòng)。控制律為其中，為Y軸的磁力矩器輸出的磁矩為磁強(qiáng)計(jì)的Y軸的輸出的變化率；fc為控 制參數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是控制律設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，僅需差分處理，運(yùn)算極其簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是控制精度 低，常在初始阻尼中使用，較少直接用來(lái)實(shí)現(xiàn)章進(jìn)動(dòng)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種用于偏置動(dòng)量微小衛(wèi)星章進(jìn)動(dòng) 控制的方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明用于偏置動(dòng)量微小衛(wèi)星章進(jìn)動(dòng)控制的方法包括如下步驟 1)初始化a)采集磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，并記錄保存；b)根據(jù)時(shí)間、衛(wèi)星軌道，并結(jié)合地磁表計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)系中的模型地磁c)記錄軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值；2)采集當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出；3)根據(jù)當(dāng)前時(shí)間、衛(wèi)星軌道，并結(jié)合地磁表計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)系中的模型地磁場(chǎng)；4)讀取上一控制周期記錄的磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出；5)將當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，減去上一周期記錄的磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，得到JJ；6)讀取上一周期記錄的軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值；7)將當(dāng)前時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值，減去上一時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模8)根據(jù)控制律，=-明《)’計(jì)算Y軸磁力矩器的輸出磁矩，并向磁力矩器發(fā)送控 制指令；9)記錄當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出；10)記錄當(dāng)前時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值；11)以控制周期T為間隔時(shí)間等間隔重復(fù)步驟2) 10)，所述控制周期T 為設(shè)定的指執(zhí)行步驟2) ^10)所用的時(shí)間。 本發(fā)明由于無(wú)需測(cè)量姿態(tài)角，具有運(yùn)算量小，硬件依賴小等特點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)椴捎昧?先驗(yàn)磁場(chǎng)信息補(bǔ)償，仍保持了較高的精度。適合故障大衛(wèi)星的搶救與延壽，以及硬件配置簡(jiǎn) 單、運(yùn)算能力不足的微衛(wèi)星、納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星的控制系統(tǒng)選用。


圖1 章進(jìn)動(dòng)控制原理圖。圖2 進(jìn)動(dòng)角波形圖。圖3 :X軸的角速度波形圖。圖4 :Z軸的角速度波形圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明僅采用磁強(qiáng)計(jì)輸出實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的章動(dòng)控制，并間接地控制衛(wèi)星的進(jìn)動(dòng)。新控 制律為
權(quán)利要求
1. 一種用于偏置動(dòng)量微小衛(wèi)星章進(jìn)動(dòng)控制的方法，其特征在于包括如下步驟 初始化采集磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，并記錄保存；根據(jù)時(shí)間、衛(wèi)星軌道，并結(jié)合地磁表計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)系中的模型地磁場(chǎng)； 記錄軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值； 采集當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出；根據(jù)當(dāng)前時(shí)間、衛(wèi)星軌道，并結(jié)合地磁表計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)系中的模型地磁場(chǎng)； 讀取上一控制周期記錄的磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出；將當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，減去上一周期記錄的磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，得到讀取上一周期記錄的軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值；將當(dāng)前時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值，減去上一時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型 磁場(chǎng)值，得到《；根據(jù)控制律，計(jì)算Y軸磁力矩器的輸出磁矩，并向磁力矩器發(fā)送控制指令； 記錄當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出； 記錄當(dāng)前時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值；以控制周期T為間隔時(shí)間等間隔重復(fù)步驟2廣10)，所述控制周期T為設(shè)定的指執(zhí)行步 驟2) 10)所用的時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種用于偏置動(dòng)量微小衛(wèi)星章進(jìn)動(dòng)控制的方法，包括如下步驟初始化采集當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出并記錄，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間、軌道參數(shù)，結(jié)合地磁表計(jì)算衛(wèi)星在軌道坐標(biāo)系中的模型地磁場(chǎng)并記錄；讀取上一周期記錄的磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出；將當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，減去上一周期記錄的磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出，得到；將當(dāng)前時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值，減去上一時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值，得到；根據(jù)控制律，計(jì)算Y軸磁力矩器的輸出磁矩，并向磁力矩器發(fā)送控制指令；記錄當(dāng)前時(shí)刻磁強(qiáng)計(jì)Y軸輸出；記錄當(dāng)前時(shí)刻軌道坐標(biāo)系中的Y軸模型磁場(chǎng)值；以控制周期T等間隔重復(fù)步驟2)~9)。本發(fā)明無(wú)需測(cè)量姿態(tài)角，具有運(yùn)算量小，硬件依賴小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D1/00GK102053622SQ201010519308
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者華冰, 康國(guó)華, 熊智, 程月華, 郁豐, 陳衛(wèi)東 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)