[發(fā)明專利]一種太陽敏感器故障情況下的對日定向姿態(tài)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310372791.6
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103466103A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 林波;曾海波;何英姿;武云麗;范煒;沈莎莎;劉瀟翔;周中澤;杜建偉;吳小明;劉江
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: B64G1/36
• 分類號: B64G1/36;G01C21/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種太陽敏感器故障情況下的對日定向姿態(tài)控制方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）在航天器的-Z面上布局兩個太陽敏感器，其中一個太陽敏感器的測量軸與衛(wèi)星本體的X軸平行，測量角為φ，另一個太陽敏感器的測量軸與衛(wèi)星本體的Y軸平行，測量角為θ；

（2）周期性的采集兩個太陽敏感器的數據，計算m_x,n=tan(φ_n)，m_y,n=tan(θ_n)，其中φ_n,θ_n分別為本周期X軸和Y軸的太陽敏感器測量值，m_x,n,m_y,n分別為本周期X軸和Y軸的太陽敏感器測量角度的正切值；

（3）建立觀測方程，并利用陀螺本周期的測量值，利用觀測方程預報下一周期X軸和Y軸的太陽敏感器測量角度的正切估計值，

m~x,n+1=m~x,n+(ωx-ωzm~y,n+ωym~x,nm~y,n+ωxm~x,n2)·Δt]]>

m~y,n+1=m~y,n+(ωy-ωzm~x,n+ωxm~x,nm~y,n+ωym~y,n2)·Δt]]>

其中分別為本周期X軸和Y軸的太陽敏感器測量角度的正切估計值，初值為0，為下一周期X軸和Y軸的太陽敏感器測量角度的正切估計值，Δt為控制周期，ω_x、ω_y、ω_z為本周期陀螺測量的衛(wèi)星本體三軸角速度；

（4）判斷太陽敏感器的健康狀態(tài)，利用健康太陽敏感器的測量值對步驟（3）計算得到的進行修正，

當X軸太陽敏感器健康，Y軸太陽敏感器故障時，對X軸太陽敏感器測量角度的正切估計值進行修正，修正方程為Kx<0,ωzKy+ωz2>0,]]>

當X軸太陽敏感器故障，Y軸太陽敏感器健康時，對Y軸太陽敏感器測量角度的正切估計值進行修正，修正方程為Ky<0,ωzKx-ωz2<0,]]>其中K_x,K_y為修正系數；

（5）更新本周期X軸和Y軸的太陽敏感器測量角度的正切估計值，由此計算本周期X軸和Y軸的太陽敏感器測量估計值其中為X軸太陽敏感器測量估計值，為Y軸太陽敏感器測量估計值；

（6）依據太陽敏感器健康狀態(tài)和故障太陽敏感器所在軸的測量估計值重構姿態(tài)，作為控制的輸入量；當X軸的太陽敏感器健康而Y軸的太陽敏感器故障時，令當X軸的太陽敏感器故障而Y軸的太陽敏感器健康時，令當兩軸的太陽敏感器均健康時，令當兩軸的太陽敏感器均故障時，令φ=0,θ=0；

（7）利用步驟（6）得到的計算結果φ和θ，計算對日定向所需的姿態(tài)控制量，控制律為：U_y=K_pyθ+K_dyω_y，U_z=K_dz(ω_z-ω_zb)，式中U_m,m=x,y,z為衛(wèi)星的三軸控制量，K_dm為角速度控制系數，ω_m為衛(wèi)星陀螺實測三軸角速度，ω_zb為衛(wèi)星Z軸目標角速度，K_px,K_py分別為滾動角和俯仰角控制系數。