[發明專利]利用磁強計信息實現噴氣速率阻尼的方法

在審

• 申請號: 201710418922.8
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107215482A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 程衛強;李英波;張子龍;聶章海;譚曉宇;劉曉娜;彭瑞;劉斌;魯啟東;馬瑞;吳偉清
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: B64G1/26
• 分類號: B64G1/26
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙)31249
• 代理人: 朱成之

技術領域

本發明涉及一種衛星速率阻尼的方法，具體是指當衛星失穩進入全姿態捕獲模式后，利用磁強計信息控制噴氣實現衛星速率阻尼的方法。

背景技術

當衛星失穩進入全姿態捕獲模式后，首先要對其進行速率阻尼，用于將衛星的角速率控制到敏感器可工作的速率范圍內，以便進入捕獲太陽和對日定向等后續工作模式。傳統的速率阻尼方法是采用陀螺組合測得衛星角速率來控制推力器噴氣輸出，從而將衛星角速率阻尼在一定范圍內。然而，陀螺組合的壽命一直是制約衛星壽命的主要部件之一，且陀螺組合的成本昂貴。因此，尋求一種不依賴陀螺組合的速率阻尼方法是當前非常必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用磁強計信息實現噴氣速率阻尼的方法，采用磁強計測得的地磁場強度信息，來解算衛星角速率，并以此實現衛星的噴氣速率阻尼；無需依賴陀螺組合信息，工作簡單可靠，價格低廉。

為實現上述目的，本發明提供一種利用磁強計信息實現噴氣速率阻尼的方法，包含以下步驟：

S1、采用磁強計測量得到地磁場強度B，計算地磁場強度B的矢量在體坐標系中對時間的微分構造地磁場強度B的斜對稱矩陣并求解該斜對稱矩陣的偽逆矩陣

S2、根據公式計算得到衛星本體坐標系相對慣性系的角速率矢量，即衛星角速率ω；

S3、根據解算得到的衛星角速率ω，控制推力器的噴氣寬度，對衛星進行噴氣速率阻尼，將衛星角速率ω降低并控制在敏感器可工作的速率范圍內。

所述的S1中，具體包含以下步驟：

S11、利用磁強計測量得到地磁場強度B：

S12、計算地磁場強度B的矢量在體坐標系中對時間的微分

S13、構造地磁場強度B的斜對稱矩陣

并求解斜對稱矩陣的偽逆矩陣

所述的S2中，具體包含以下步驟：

S21、地磁場的變化表示為：

令

得

其中，為地磁場強度B的矢量在慣性系中對時間的微分，記為為地磁場強度B的矢量在體坐標系中對時間的微分，記為

S22、地磁場強度B的矢量在衛星軌道平面內的周期性變化，相對于衛星角速率ω可忽略不計，即

S23、根據S21和S22可得：

以矩陣表示可解得：

所述的S3中，具體包含以下步驟：

S31、設定三軸噴氣規律：

設置三檔衛星角速率閾值ω_x1、ω_x2、ω_x3，且ω_x1＜ω_x2＜ω_x3；并限定：

當ω＞ω_x3時，設置推力器的噴氣寬度為-T₃；

當ω_x2＜ω＜ω_x3時，設置推力器的噴氣寬度為-T₂；

當ω_x1＜ω＜ω_x2時，設置推力器的噴氣寬度為-T₁；

S32、在對衛星進行噴氣速率阻尼時，根據解算得到的衛星角速率ω，按照三軸噴氣規律設定推力器的噴氣寬度，使衛星角速率ω逐漸減小；在減小過程中，當衛星角速率ω經過閾值ω_x1、ω_x2、ω_x3時，按照三軸噴氣規律對應調整推力器的噴氣寬度。

所述的S31中，噴氣寬度滿足T₁≤T₂≤T₃≤T，其中，T為控制周期，T₁需大于推力器的最小穩定噴氣寬度。

所述的S31中，三檔衛星角速率閾值中的最小值ω_x1由T₁噴氣量產生的衛星角速度決定。

綜上所述，本發明所提供的利用磁強計信息實現噴氣速率阻尼的方法，采用磁強計測得的地磁場強度信息，來解算衛星角速率，并將其作為控制輸入來實現衛星的噴氣速率阻尼。因此，本發明無需依賴陀螺組合信息，工作簡單可靠，價格低廉。或者，本發明也能夠作為陀螺組合故障情況下的備份方案，以進一步保障衛星運行的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明中的利用磁強計信息實現噴氣速率阻尼的方法示意圖。

具體實施方式

以下結合圖1，詳細說明本發明的一個優選實施例。