[發(fā)明專利]一種帶運動有效載荷衛(wèi)星的前饋力矩補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310209592.3
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103274059A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 湯亮;陳守磊;劉一武;郭廷榮;胡少春
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/28
• 分類號: B64G1/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種帶運動有效載荷衛(wèi)星的前饋力矩補償方法，特別適用于高精度高穩(wěn)定度衛(wèi)星，屬于航天器姿態(tài)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氣象衛(wèi)星等靜止軌道遙感衛(wèi)星往往帶有快速運動的有效載荷，例如美國的GOES系列氣象衛(wèi)星、我國的風云四號氣象衛(wèi)星等都帶有紅外掃描輻射計和大氣垂直探測儀。衛(wèi)星上的運動有效載荷相對衛(wèi)星平臺做快速運動用以滿足對地特定區(qū)域成像要求。有效載荷的運動會對衛(wèi)星姿態(tài)形成擾動。此擾動影響衛(wèi)星控制精度和穩(wěn)定度，進而影響運動部件指向精度和指向穩(wěn)定度，使衛(wèi)星完成任務質(zhì)量差。當運動有效載荷的運動頻率與帆板撓性頻率接近時，可激勵帆板共振。因此，在進行這類衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)設計時，必須考慮對運動有效載荷運動引起的衛(wèi)星姿態(tài)變化進行處理，以滿足運動有效載荷指向精度和指向穩(wěn)定度、滿足衛(wèi)星平臺的控制精度和穩(wěn)定度。

針對運動部件的干擾，可以采用的方法包括有效載荷運動補償、前饋力矩補償?shù)取Ｆ渲谢谟行лd荷運動補償包括基于模型的有效載荷運動補償、基于測量的有效載荷運動補償。運動補償方法通過有效載荷運動來補償衛(wèi)星平臺的指向誤差。該方法可以提高運動部件的指向精度，但不能提高衛(wèi)星平臺的控制精度和穩(wěn)定度。

現(xiàn)有的前饋力矩補償方法根據(jù)有效載荷運動規(guī)律，直接計算補償力矩，沒有考慮：

(1)有效載荷與補償執(zhí)行機構(gòu)的控制周期不同；

(2)有效載荷與補償執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)性能不同；

(3)有效載荷理論運動規(guī)律與實際運動規(guī)律不一致。

如果不考慮上述三方面影響，前饋力矩補償效果較差，甚至可能導致補償成為干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：考慮有效載荷與補償執(zhí)行機構(gòu)的控制周期不同、動態(tài)性能不同，同時考慮有效載荷理論運動規(guī)律與實際運動規(guī)律不一致，提供一種前饋力矩補償方法，能夠?qū)崿F(xiàn)帶運動有效載荷復雜衛(wèi)星的高精度高穩(wěn)定度控制。

本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

一種帶運動有效載荷衛(wèi)星的前饋力矩補償方法，步驟如下：

(1)根據(jù)有效載荷的運動模式,并考慮衛(wèi)星控制周期影響,計算該運動模式下加速和減速過程所對應的等效補償力矩

(2)根據(jù)有效載荷和補償機構(gòu)動態(tài)特性，以及因有效載荷控制周期與前饋補償周期不同所產(chǎn)生的時延，計算前饋補償控制相對于有效載荷運動的超前時間t_lead；

超前時間t_lead的計算公式為tlead=arctan(τfcω)-arctan(τyω)ω+tcy,]]>其中，τ_y為有效載荷的機電時間常數(shù)，τ_fc為補償機構(gòu)的機電時間常數(shù)，ω為有效載荷運動角頻率，t_cy為因有效載荷控制周期與前饋補償周期不同所產(chǎn)生的時延；

(3)根據(jù)地面注入的所述運動模式下的運動參數(shù)數(shù)據(jù)，計算有效載荷加速和減速過程的理論起始時刻；所述運動參數(shù)數(shù)據(jù)包括起始時間、運動起始角度和運動目標角度；然后令校正時間差ΔT=0；

(4)判斷是否接收到帶時標的標定信號，記為（Flg，T₀），當有效載荷運動到特定位置時產(chǎn)生所述帶時標的標定信號；

如果接收到標定信號，則判斷|ΔT+T_Com-T₀|<SynTimeLimit是否成立，SynTimeLimit為時差閾值，T_Com為有效載荷運動到該特定位置的理論時刻；如果|ΔT+T_Com-T₀|<SynTimeLimit，令ΔT=T₀-T_Com，轉(zhuǎn)入步驟（5）；否則，令ΔT保持不變，然后轉(zhuǎn)入步驟（5）；