[發明專利]衛星旋轉部件動靜不平衡干擾力矩自補償裝置有效
| 申請號： | 201710866917.3 | 申請日： | 2017-09-22 |
| 公開（公告）號： | CN107628272B | 公開（公告）日： | 2019-10-01 |
| 發明（設計）人： | 張銳;謝祥華;黃志偉;嚴玲玲;何夏維;胡志強;祁海銘;劉劍;趙璟 | 申請（專利權）人： | 上海微小衛星工程中心 |
| 主分類號： | B64G1/24 | 分類號： | B64G1/24;B64G1/28 |
| 代理公司： | 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312 | 代理人： | 李陽 |
| 地址： | 201210 上海市*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 偏置動量輪 旋轉部件 旋轉軸 自補償裝置 角動量 衛星 表面配置 在軌標定 轉動慣量 式中 垂直 配置 | ||
本發明提供衛星旋轉部件動靜不平衡干擾力矩自補償裝置及動靜不平衡干擾力矩在軌標定方法，發明所提供衛星旋轉部件動靜不平衡干擾力矩自補償裝置包括：配置于旋轉部件內或表面配置兩臺偏置動量輪，所述兩臺偏置動量輪的旋轉軸垂直于旋轉部件的旋轉軸，且相互夾角不等于0°或180°；第一偏置動量輪的轉速r1和第二偏置動量輪的轉速r2分別為式中，I1和I2分別為第一偏置動量輪和第二偏置動量輪對于其旋轉軸的轉動慣量；h1為第一偏置動量輪的角動量，h2為第二偏置動量輪的角動量θh1_sd為第一偏置動量輪的旋轉軸與動靜不平衡干擾力矩的夾角，A0為動靜不平衡干擾力矩的大小，ω0為旋轉部件的旋轉速度。
技術領域
本發明屬于航天器姿態控制技術領域，涉及衛星旋轉部件動靜不平衡干擾力矩自補償裝置及動靜不平衡干擾力矩在軌標定方法。
背景技術
隨著現代衛星應用領域的不斷拓展，星上載荷，特別是探測應用類載荷，對轉動機構的需求越來越大，星上的旋轉部件越來越多，旋轉部件的慣量要求越來越大，轉速要求也越來越快。
星上旋轉部件在轉動時會形成旋轉軸軸向的干擾力矩和干擾角動量，可以通過在衛星星體上配置平衡輪，通過同步反向旋轉的方式進行抵消。但旋轉部件的質心偏差和質量分布不均，在旋轉部件快速旋轉時會在旋轉面內產生動靜不平衡干擾(靜不平衡干擾和動不平衡干擾)。
如圖1(a)和圖1(b)所示，旋轉部件繞旋轉軸z’z”軸旋轉，旋轉角速度為ω0。Oc為整星質心，以Oc為原點建立旋轉部件基準坐標系OcXYZ，OcZ軸與旋轉軸z’z”平行，OcX軸在與OcZ軸垂直的平面內，指向旋轉部件的零位方向，OcY軸與其它兩軸符合右手定則，坐標系OcXYZ不隨旋轉部件轉動。
理想情況下，旋轉部件質量分布均勻，且質心處于旋轉軸上(圖1中Ox點)，不會產生靜不平衡干擾和動不平衡干擾。
實際旋轉部件的質心偏離Ox點，但與Ox點處于同一旋轉面內，等效于在距離Ox點rs處存在一個質量為ms的質量塊，如圖1(a)所示。在旋轉部件旋轉時，ms產生向心力Fs，作用與整星質心Oc，產生靜不平衡干擾力矩Ts，其大小為：
Ts＝Fsgrsc＝msω2rsgrsc
Ts處于OcXY面內，方向隨旋轉部件旋轉而周期變化，在旋轉部件處于零位狀態時，Ts與OcX的夾角定義為α0。
同時旋轉部件沿旋轉軸方向質量分布不均，等效于在距離Ox點h處的上下兩個旋轉面內，相對于Ox點對稱位置處(與旋轉軸距離rd)各存在一個質量為md的質量塊，如圖1(b)所示。在旋轉部件旋轉時，兩質量塊產生的一對離心力Fd形成動不平衡干擾力矩Td，其大小為：
Td＝Fdg2h＝mdω2rdg2h
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