[發明專利]一種提高衛星能源使用效率的短期有效載荷工作規劃方法

有效

• 申請號: 201610833288.X
• 申請日: 2016-09-19
• 公開（公告）號: CN106599334B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張勇;鄢婉娟;劉元默;伍保峰;葉釗
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種提高衛星能源使用效率的短期有效載荷工作規劃方法，其特征在于步驟如下：

1)建立能源約束條件，包括當圈能量平衡條件和當圈放電深度約束條件；

當圈能量平衡條件：軌道周期結束時蓄電池組的充放電量Q(T₀)≥Q_e；

當圈放電深度約束條件：在一個軌道圈內任一時刻的當前電量

Q(t)≥Q_e·DOD_max；

其中:Q_e為衛星所用蓄電池組的額定電量；T₀為從陰影區起始的軌道周期時間；DOD_max為設計允許的最大放電深度；Q(T₀)為一個軌道周期結束時的當前電量值；t為以開始進入陰影區為起點的時間，范圍為[0,T₀]；

2)獲取太陽光矢量與太陽電池陣正面法線的夾角β角，以及軌道周期內的陰影時間T₁；獲取衛星在軌運行時的長期加電設備的功率P₁；根據衛星短期載荷工作的任務規劃，獲取在一個軌道圈內各個短期載荷的功耗、工作的時機和時間長度：(P₂₁,t₁)、(P₂₂,t₂)……，其中P₂₁為短期載荷1的負載功耗，t₁為在此軌道周期內短期載荷1工作的總時長，P₂₂為短期載荷2的負載功耗，t₂為在此軌道周期內短期載荷2工作的總時長……，獲取側擺的時機和時間長度，及側擺角度α的大小；計算獲得衛星在軌正常姿態飛行時光照時間的太陽電池陣輸出功率p₀＝P_zcos(β)，其中P_z為壽命末期太陽光垂直照射太陽電池陣時的輸出功率；衛星側擺時，計算獲得太陽電池陣輸出功率p₀＝P_z[sinαsinθsinβ+cosαcosβ+(1-cosα)cosθcosθcosβ]，其中α為衛星側擺角度，

3)以開始進入陰影時間作為衛星運行中一個軌道周期的開始，計算當前電量其中i(t)＝b(p₀-P₁-p₂)為當前時刻作用在蓄電池組上的電流；a為電流積分因子，充電時其中k₀為蓄電池組的再充電系數，放電時其中k₁為充電調節器效率，k₂為放電調節器效率，k₃為放電線路損耗；為功率轉化系數，U_c為蓄電池組充電時的電壓；p₀為太陽電池陣實際的輸出功率，根據任務規劃中側擺的情況而變化，是由任務規劃決定的關于時間t的函數；p₂為衛星短期載荷的功耗，根據任務規劃中不同短期載荷的工作情況而變化，是由任務規劃決定的關于時間t的函數；U_f表示當蓄電池組放電時蓄電池組電壓，取為恒定值；

4)根據任務規劃及已知輸入條件，進行一個軌道圈內的當前電量Q(t)的積分計算，將計算結果代入能源約束條件，若滿足Q(T₀)≥Q_e且Q(t)≥Q_e·DOD_max，則認為任務規劃有效；若不滿足，則需要調整各個短期載荷工作的時機和時間長度，以及側擺的時機和時間長度，及側擺角度大小，重新計算，直到滿足能源約束條件為止。