[發(fā)明專(zhuān)利]非偏置動(dòng)量單飛輪加磁控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310476491.2
• 申請(qǐng)日: 2013-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103523243A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王獻(xiàn)忠;張肖;張國(guó)柱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海新躍儀表廠(chǎng)
• 主分類(lèi)號(hào): B64G1/32
• 分類(lèi)號(hào): B64G1/32
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

1.一種非偏置動(dòng)量單飛輪加磁控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，飛輪沿滾動(dòng)軸安裝，確定滾動(dòng)軸輪控模式及用于磁控的磁場(chǎng)強(qiáng)度：

-當(dāng)滾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值大于偏航磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值時(shí)，俯仰軸磁力矩器對(duì)偏航姿態(tài)進(jìn)行磁控制，飛輪采用角動(dòng)量交換方式對(duì)滾動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行控制；或

-當(dāng)滾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值小于等于偏航磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值時(shí)，偏航姿態(tài)基于陀螺力矩控制，飛輪采用角動(dòng)量交換方式對(duì)滾動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行控制；

步驟2，飛輪沿偏航軸安裝，確定偏航軸輪控模式及用于磁控的磁場(chǎng)強(qiáng)度：

-當(dāng)偏航磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值大于滾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值時(shí)，俯仰軸磁力矩器對(duì)滾動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行磁控制，飛輪采用角動(dòng)量交換方式對(duì)偏航姿態(tài)進(jìn)行控制；

-當(dāng)偏航磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值小于等于滾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值時(shí)，滾動(dòng)姿態(tài)基于陀螺力矩控制，飛輪采用角動(dòng)量交換方式對(duì)偏航姿態(tài)進(jìn)行控制；

步驟3，飛輪斜裝，確定輪控模式及用于磁控的磁場(chǎng)強(qiáng)度：

根據(jù)滾動(dòng)和偏航磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)滾動(dòng)或偏航進(jìn)行直接動(dòng)量交換控制；

-當(dāng)滾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值大于偏航磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值時(shí)，偏航姿態(tài)基于陀螺力矩控制，對(duì)滾動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行直接動(dòng)量交換控制；

-當(dāng)滾動(dòng)磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值小于等于偏航磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值時(shí)，滾動(dòng)姿態(tài)基于陀螺力矩控制，對(duì)偏航姿態(tài)進(jìn)行直接動(dòng)量交換控制；

步驟4，三軸的磁控電流輸出和俯仰軸的飛輪磁卸載融合控制，實(shí)現(xiàn)非偏置動(dòng)量衛(wèi)星三軸穩(wěn)定控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非偏置動(dòng)量單飛輪加磁控制方法，其特征在于，所述步驟1具體包括如下步驟：

步驟1.1，計(jì)算輪控電壓Vx：

其中，Kp為比例控制參數(shù)、Ki為積分控制參數(shù)、Kd為微分控制參數(shù)；為滾動(dòng)軸姿態(tài)角；為滾動(dòng)軸角速率；Vpx為滾動(dòng)軸比例控制電壓值、Vsx_k為滾動(dòng)軸積分控制電壓值、Vsx_k-1為滾動(dòng)軸上周期積分控制電壓值、Vdx為滾動(dòng)軸微分控制電壓值；

所述輪控電壓Vx=Vpx+Vsx+Vdx，其中，Vsx為滾動(dòng)軸積分控制電壓值；

步驟1.2，計(jì)算磁卸載電流：

I_magx=0

I_magy=Bz*dwspdx

I_magz=-By*dwspdx

其中，By、Bz分別為俯仰軸和偏航軸的磁場(chǎng)強(qiáng)度；dwspdx為滾動(dòng)軸飛輪待卸載轉(zhuǎn)速；I_magx、I_magy、I_magz分別為滾動(dòng)軸、俯仰軸和偏航軸的磁卸載電流；

根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布，By為一極小值，因此用于滾動(dòng)軸飛輪卸載的主要是俯仰軸俯仰軸磁力矩器，I_magz近似為0；

步驟1.3，確定用于磁控的磁場(chǎng)強(qiáng)度：

若單飛輪為滾動(dòng)軸飛輪，則滾動(dòng)軸姿態(tài)主要由滾動(dòng)軸飛輪進(jìn)行控制，俯仰軸姿態(tài)由滾動(dòng)軸磁力矩器和偏航軸磁力矩器進(jìn)行控制，而偏航軸姿態(tài)由俯仰軸磁力矩器進(jìn)行控制；同時(shí)俯仰軸磁力矩器兼顧滾動(dòng)軸的姿態(tài)控制，并用于滾動(dòng)軸飛輪的卸載：

-若滾動(dòng)軸磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值小于偏航軸磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值，則：

Mag_X=Bz

Mag_Z=Bx

-若滾動(dòng)軸磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值大于等于偏航軸磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值，則：

Mag_X=Bx

Mag_Z=-Bz

其中，Bx為滾動(dòng)軸磁場(chǎng)強(qiáng)度；Mag_X為用于磁控的滾動(dòng)軸磁場(chǎng)強(qiáng)度；Mag_Z為用于磁控的偏航軸磁場(chǎng)強(qiáng)度；

步驟1.4，計(jì)算磁控電流Iconx、Iconz：

Iconx=(ky1*θ+ky2*θ·)*Bz]]>

Iconz=-(ky3*θ+ky4*θ·)*Bx]]>

其中，ky1為俯仰軸姿態(tài)角計(jì)算滾動(dòng)軸磁控電流參數(shù)、ky2為俯仰軸角速度計(jì)算滾動(dòng)軸磁控電流參數(shù)、ky3為俯仰軸姿態(tài)角計(jì)算偏航軸磁控電流參數(shù)、ky4為俯仰軸角速度計(jì)算偏航軸磁控電流參數(shù)；θ為俯仰軸姿態(tài)角；為俯仰軸角速度；Bx為滾動(dòng)軸磁場(chǎng)強(qiáng)度、Bz為偏航軸磁場(chǎng)強(qiáng)度；

步驟1.5，計(jì)算磁電流Ix、Iz輸出：

Ix=Iconx

Iz=Iconz。