[發明專利]基于磁浮力器的高精度大帶寬無動量輪的衛星控制系統

在審

• 申請號: 201710354264.0
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107168349A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 張偉;張恒;柳明星;方寶東;王偉;黃帆
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種衛星控制系統，特別是涉及一種基于磁浮力器的高精度大帶寬無動量輪的衛星控制系統。

背景技術

動靜分離式衛星平臺打破傳統衛星載荷與平臺固連設計思路，采用基于磁浮力器的“動靜隔離非接觸、主從解耦高精度”的全新設計方法，突破固連設計方法存在微振動“難測、難控”技術瓶頸，可從根本上解決載荷指向精度與穩定度難以大幅提升的重大難題。并且由于整個控制系統沒有采用飛輪、控制力矩陀螺等動量輪作為執行機構，在實現載荷高精度高穩定度控制指標的同時可大幅度降低衛星平臺成本，提高壽命和可靠性。

動靜分離式衛星平臺由于采用磁浮力器將動艙和靜艙進行隔離，其控制系統的設計相較于傳統衛星平臺在執行機構與控制策略上有很大不同且系統成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于磁浮力器的高精度大帶寬無動量輪的衛星控制系統，其能夠針對動靜分離式衛星平臺對載荷雙超指標的要求，保障平臺在軌姿態的穩態控制與機動控制。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種基于磁浮力器的高精度大帶寬無動量輪的衛星控制系統，其特征在于，其包括姿態指令發生器、靜艙姿態傳感器、靜艙姿態控制器、動艙相對位置傳感器、解耦控制裝置、動艙相對位置控制器、動艙相對姿態控制器、動艙執行機構；當動靜分離式衛星平臺的靜艙與動艙解鎖分離時，姿態指令發生器分別向靜艙姿態控制器、動艙相對姿態控制器、動艙相對位置控制器發送姿態指令；靜艙姿態控制器根據姿態指令以及靜艙姿態傳感器測量得到的靜艙姿態信息，輸出靜艙姿態控制指令；動艙相對位置控制器根據姿態指令以及動艙相對位置傳感器測量得到的靜艙與動艙相對位置信息，輸出靜艙與動艙相對位置控制指令；解耦控制裝置根據靜艙姿態控制指令、靜艙與動艙相對位置控制指令，形成磁浮力器姿控力與磁浮力器位控力，并對姿控力與位控力解耦；其中，磁浮力器姿控力施加于靜艙且實現對靜艙姿態的主動控制，磁浮力器位控力作用于靜艙與動艙，實現對動艙位置的從動控制；動艙相對姿態控制器根據姿態指令以及動艙相對位置傳感器測量得到的靜艙與動艙相對位置信息，對動艙進行姿態的從動控制，所述動艙執行機構完成靜艙與動艙的整體的自適應姿態控制。

優選地，所述靜艙采用磁浮力器作為姿態主動控制執行機構，動艙采用化學推力器、電推力器、磁力矩器作為姿態從動控制執行機構，動艙與靜艙之間的相對位置保持采用磁浮力器作為執行機構。

優選地，所述磁浮力器姿控力與磁浮力器位控力都屬于磁浮力器的控制力，所述磁浮力器通過可調節電流線圈在勻強磁場中運動產生的洛倫茲力進行控制。

優選地，所述動艙相對姿態控制器在動靜分離式衛星平臺的靜艙與動艙的在軌鎖緊過程自適應調整姿態控制參數。

本發明的積極進步效果在于：本發明可以應用于動靜分離式衛星平臺靜艙和動艙的姿態控制，使動靜分離式衛星平臺的靜艙和動艙在兩艙解鎖和鎖緊過程中姿態控制穩定，不發生衛星姿態失控，在保證靜艙高精度指向與高穩定度的同時，靜艙與動艙之間不發生碰撞。動靜分離式衛星平臺可實現載荷指向精度、穩定度分別高達10^-4度、10^-6度/秒的雙超控制，同時具有高帶寬低成本的特點。

附圖說明

圖1為本發明的示意圖。

具體實施方式

動靜分離式衛星平臺主要由靜艙和動艙組成，靜艙上安裝有光纖陀螺、有效載荷、星敏感器、磁浮力器定子等安靜部件，動艙上安裝有太陽帆板及其驅動機構、化學推力器、電推力器、磁力矩器、貯箱、天線、磁浮力器動子等活動部件。靜艙和動艙這兩艙間通過非接觸磁浮力器實現動靜隔離。

下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。