[發明專利]一種多分支、多路推力器交叉組合噴氣分配方法

有效

• 申請號: 201210548298.0
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103010486A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 索旭華;黨紀紅;劉新彥;周中澤;杜建偉;葛瑩;王晶;李振松;劉建軍
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/26
• 分類號: B64G1/26;B64G1/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種多分支、多路推力器交叉組合噴氣分配方法，屬于衛星姿態控制部件中推力器的應用領域。

背景技術

推力器是衛星姿態機動和軌道機動所必需的執行機構，分為多種。根據推力不同，分為1N、10N、490N以及更大推力的推力器；根據噴氣原理不同，分為單組元和雙組元。

星上為正常進行控制，一般情況安裝6個推力器分別負責衛星三軸的姿態控制，同時兼顧軌控的推力輸出。軟件對推力器的分配和計算簡單。隨著衛星可靠性的提升以及控制精度的提高，目前星上一般需要安裝14個10N推力器組件，為姿態和軌道控制提供力矩和推力。推力器采用斜裝的布局，分為A和B兩個分支(即主份和備份)，每個分支7個推力器，兩個分支相應序號的推力器互為備份，滾動控制時推力器的使用與其它兩軸相互獨立，俯仰或偏航方向的控制力矩需要由一對推力器同時噴氣產生，位置保持需要的推力也需要一對推力器同時噴氣產生。另外在遠地點點火時的燃料沉底也需要特定的推力器組合。除此之外，A和B兩分支內部以及分支之間，還可以根據故障情況，進行相互重組和替換。因此，當前推力器組合分配邏輯可謂異常復雜。依靠原有根據三軸控制器輸出以及各個推力器分支進行判斷的方法實現起來，一方面分支情況過多，判斷過于困難，需要上百次的判斷，會耗費大量機時；另一方面邏輯實現代碼量大，占用過多存儲空間，這對于空間資源緊張的星上計算機而言，也是不允許的。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種多分支、多路推力器交叉組合噴氣分配方法，實現了星上控制器計算到推力器輸出分配的邏輯，取消了所有推力器分支組合輸出的判斷條件，大大簡化了推力器組合邏輯的處理流程，最大程度滿足衛星對推力器組合邏輯的功能要求。

本發明的技術解決方案：

一種多分支、多路推力器交叉組合噴氣分配方法，步驟如下：

(1)根據衛星上推力器的安裝位置，確定衛星三軸各自的推力器之間是否存在耦合，若一個軸的推力器不存在耦合，則建立該軸對應的推力器工作表；若該軸推力器與另外一軸之間存在耦合，則根據該兩個軸推力器的耦合關系，建立對應的推力器耦合工作表；所述衛星三軸包括滾動軸、俯仰軸和偏航軸；

(2)根據衛星三軸控制器的輸出，通過偽速率調制的方法確定衛星三軸各自的噴氣量；

(3)判斷推力器的安裝位置對于衛星三軸是否存在耦合，若不存在耦合，則進入步驟(4)；否則進入步驟(5)；

當推力器產生的推力和力矩僅作用于衛星三軸中的一軸時，該推力器不存在耦合，反之該推力器存在耦合；

(4)根據步驟(1)中的推力器工作表，將步驟(2)中確定的三軸各自的噴氣量直接分配給該軸對應的推力器；

(5)根據步驟(1)中的推力器耦合工作表，將步驟(2)中確定的三軸各自噴氣量通過推力器解耦的方法分配給該軸對應的多個推力器。

所述步驟(1)中推力器工作表為：

所述推力器的工作方式分為沉底方式、南北位保方式、東西位保方式和正常方式；沉底方式分為主份沉底和備份沉底兩種方式，南北位保方式分為向南位保和向北位保兩種方式，東西位保方式分為向東位保和向西位保；上周期的噴氣狀態分為無噴氣、正噴氣和負噴氣，正噴氣是指推力器對于衛星的一軸產生正向的推力或力矩，負噴氣是指推力器對于衛星的一軸產生負向的推力或力矩；分支及對應推力器選擇分為A分支、B分支和雙分支，A分支為星上主份推力器工作的狀態，B分支為星上備份推力器工作的狀態，雙分支為主份推力器和備份推力器同時工作的狀態。

所述步驟(1)中推力器耦合工作表為：

所述步驟(5)中對三軸各自噴氣量通過推力器解耦的方法分配給該軸對應的多個推力器具體通過如下步驟進行：

(4.1)根據所述推力器工作表，提取沉底方式、南北位保方式、東西位保方式和正常方式各自的推力器組合邏輯表；

所述軸1和軸2是指耦合推力器同時作用的兩個軸，軸1所在列中為軸1上周期對應的噴氣狀態，軸2所在列中為軸2上周期對應的噴氣狀態，分支及對應推力器選擇分為A分支、B分支和雙分支，A分支為星上主份推力器工作的狀態，B分支為星上備份推力器工作的狀態，雙分支為主份推力器和備份推力器同時工作的狀態；

(4.2)根據步驟(4.1)中的推力器組合邏輯表，對每個耦合的推力器建立卡諾圖進行解耦，得到每個耦合的推力器的噴氣量。

所述對每個耦合的推力器建立卡諾圖進行解耦具體為：