[發明專利]一種利用零運動避免單框架控制力矩陀螺群框架軸轉速死區的方法

有效

• 申請號: 201310148114.6
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103235515A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 耿云海;侯志立;李誠良
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 金永煥

技術領域

本發明涉及航天器姿態控制技術領域，具體涉及一種利用零運動避免單框架控制力矩陀螺群轉速死區的方法。

背景技術

衛星姿態的快速機動需要能夠提供精確的連續力矩的執行機構，而單框架控制力矩陀螺(SGCMG)憑借其壽命長、產生力矩大、能夠提供連續力矩等優點已經成為了快速機動衛星的首選執行機構。SGCMG通過框架軸的轉動來改變轉子角動量的方向，從而產生控制力矩，通常情況SGCMG框架軸存在最小轉速，即當指令框架角速度小于最小轉速時，SGCMG框架軸轉速為0。由于SGCMG對力矩的放大作用，很小的框架角速度死區會產生很大的控制力矩誤差，這部分力矩誤差會導致衛星的控制精度急劇下降，因此需要設法消除由于框架軸死區轉速帶來的影響，由于冗余等問題導致成本高，通常衛星攜帶的SGCMG數量大于3個，在單框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)未陷入奇異時會存在零運動，框架軸的零運動不會影響衛星產生的力矩。

發明內容

本發明是要解決由SGCMG框架軸的最小轉速引起的力矩輸出誤差大、控制精度低的問題，提出一種利用零運動避免單框架控制力矩陀螺群框架軸轉速死區的方法。

利用零運動避免單框架控制力矩陀螺群框架軸轉速死區的方法具體過程如下：

步驟一、產生指令力矩T_c所需要的SGCMGs框架軸轉速與零運動的表達式：

δ·=AT(AAT)-1Tc+(En-AT(AAT)-1A)dδ·N=(En-AT(AAT)-1A)d---(1)]]>

式中，A為SGCMGs的雅克比矩陣，由SGCMGs的安裝形式決定，是由SGCMGs框架角轉速組成的n維列陣，n是大于3的整數；

式中，是n維列陣，代表SGCMGs零運動的大小，存在與否不影響SGCMGs輸出力矩大小，E_n是n維的單位矩陣，d是由任意常值組成的n維列陣，d決定了SGCMGs零運動的大小與方向；

步驟二、利用奇異值分解方法求取零空間的基底；

步驟三、以SGCMGs的零運動遠離0為原則，選取優化指標H；

步驟四、令H取極小值，求取零空間基底坐標組成的列陣a的單位方向

步驟五、以每個元素都大于最小轉速為原則，求取零空間基底坐標組成的列陣a的幅值a；