[發(fā)明專利]主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺及其最優(yōu)解耦控制方法

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• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107804482A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉;葛升民;袁淵;趙艷彬;許域菲;趙強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

1.一種主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，包括載荷艙、服務(wù)艙和非接觸磁浮機(jī)構(gòu)；載荷艙和服務(wù)艙結(jié)構(gòu)上通過非接觸式磁浮機(jī)構(gòu)連接，這種連接形式保證了服務(wù)艙振動干擾不會傳輸至載荷艙；載荷艙專注超精超穩(wěn)任務(wù)，服務(wù)艙提供平臺基礎(chǔ)服務(wù)；采取主從協(xié)同的控制方式，以載荷艙為主動控制體，進(jìn)行超精超穩(wěn)精控，而服務(wù)艙為從動跟蹤體，隨動跟蹤載荷艙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述載荷艙上安裝但不限于安裝有效載荷、星敏感器、陀螺等安靜部件和解耦控制單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述服務(wù)艙上安裝但不限于安裝驅(qū)動機(jī)構(gòu)、推力器、動量輪、太陽電池陣和相對姿態(tài)控制單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述磁浮機(jī)構(gòu)包括永久磁鐵端和線圈端，永久磁鐵端與載荷艙固連，線圈端與服務(wù)艙固連，永久磁鐵端和線圈端之間根據(jù)控制指令，通過電磁作用產(chǎn)生電磁力。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述磁浮機(jī)構(gòu)的永久磁鐵端和線圈端利用但不限于電磁力或靜電力方式，通過控制中線圈的電流變化來輸出控制力，進(jìn)而調(diào)節(jié)載荷艙和服務(wù)艙之間的相對位置，以及控制載荷艙的姿態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述載荷艙通過磁浮機(jī)構(gòu)控制姿態(tài)，實現(xiàn)期望的有效載荷精確指向控制；服務(wù)艙通過安裝在其上的推力器、動量輪抵抗環(huán)境干擾并隨動跟蹤載荷艙的姿態(tài)，使兩艙達(dá)到期望的相對姿態(tài)，兩艙相對位置也由磁浮機(jī)構(gòu)執(zhí)行控制，使兩艙相對位置保持在期望的閾值內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述磁浮機(jī)構(gòu)的數(shù)量是八個，按照四橫四豎的方式正交安裝，滿足主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺的載荷艙姿態(tài)控制和兩艙相對位置控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺，其特征在于，所述磁浮機(jī)構(gòu)是實現(xiàn)載荷艙主動超精超穩(wěn)控制，平臺艙位置從動控制的關(guān)鍵,其需要同時執(zhí)行載荷艙三軸姿態(tài)控制和兩艙X,Y,Z三個方向的相對位置控制，為了使二者互不影響，需要使姿態(tài)控制力矩和位置控制力相互解耦，合理分配控制指令給每個磁浮機(jī)構(gòu)，根據(jù)接收的載荷艙姿態(tài)測量信息和相對位置測量信息，設(shè)計解耦控制律，以保證控制系統(tǒng)不發(fā)生奇異。

9.一種主從非接觸雙超衛(wèi)星平臺的最優(yōu)解耦控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：檢測兩艙相對位置信息并反饋給解耦控制單元，解耦控制單元解算出控制指令并驅(qū)動磁浮機(jī)構(gòu)使其產(chǎn)生控制力，使服務(wù)艙的位置相對載荷艙保持在期望的閾值內(nèi)；

步驟二：檢測兩艙相對姿態(tài)信息并反饋給服務(wù)艙的相對姿態(tài)控制單元，控制單元通過多個相對位置信息解算出相對姿態(tài)控制指令，并驅(qū)動推力器、動量輪等安裝于服務(wù)艙上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生控制力矩，使服務(wù)艙的姿態(tài)實時跟蹤載荷艙的姿態(tài)。