[發(fā)明專利]單翼衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段帆板放氣時(shí)間估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710876495.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN107839903B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邊志強(qiáng);董瑤海;栗雙嶺;曾擎;沈毅力;金歷群;王皓;許娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): B64G1/44
• 分類號(hào): B64G1/44;B64G99/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

1.一種單翼衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段帆板放氣時(shí)間估計(jì)方法，其特征在于，所述單翼衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段帆板放氣時(shí)間估計(jì)方法包括以下步驟：

步驟一，衛(wèi)星實(shí)時(shí)角速度測(cè)量數(shù)據(jù)與推力器工作計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)采集；

步驟二，迭代時(shí)間選取；

步驟三，對(duì)力矩積分求和；

步驟四，干擾力矩解算，得到放氣干擾力矩值；

步驟五，帆板放氣持續(xù)時(shí)間估計(jì)；

所述步驟三包括以下步驟：

步驟三十，角動(dòng)量變化的積分，即對(duì)姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程中積分；積分結(jié)束時(shí)刻角動(dòng)量減去積分初始時(shí)刻角動(dòng)量就是角動(dòng)量變化量，角動(dòng)量變化量的計(jì)算公式如下式(2)所示，

其中，J為整星慣量矩陣，地面通過測(cè)試得到精確值，ω為衛(wèi)星慣性角速度在本體系的角速度，t₀表示積分初始時(shí)刻，分別表示三軸角速度的微分，即三軸角加速度，為t₀+T_r時(shí)刻x軸角速度，為t₀時(shí)刻x軸角速度，ω_x(i+m)為采集數(shù)據(jù)中第i+m個(gè)x軸角速度，ω_xi為采集數(shù)據(jù)中第i個(gè)x軸角速度，角速度積分初值置數(shù)據(jù)的第一個(gè)值或0，另外兩個(gè)方向類同；

步驟三十一、求取姿控推力器控制力矩積分，僅在推力器工作時(shí)有控制力矩作用，將控制力矩Mc看為常值階躍脈沖，通過在軌推力器標(biāo)定得到精確推力器值，需要分別從衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)中獲取產(chǎn)生某一軸正負(fù)力矩的推力器工作時(shí)長(zhǎng)，對(duì)各個(gè)推力產(chǎn)生的控制力矩與各自工作時(shí)長(zhǎng)的乘積進(jìn)行疊加，以實(shí)現(xiàn)推力器工作控制力矩積分；

計(jì)算公式如下式(3)所示，

其中，M_cx為推力器產(chǎn)生的x軸控制力矩，M_cxP為推力器在x軸產(chǎn)生的正向力矩，M_cxN推力器在x軸產(chǎn)生的負(fù)向力矩，T_xP(i+m)、T_xPi分別為產(chǎn)生x軸正向力矩的推力器第(i+m)個(gè)和第i個(gè)噴氣計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)，T_xN(i+m)、T_xNi分別為產(chǎn)生x軸負(fù)向力矩的推力器第(i+m)個(gè)和第i個(gè)噴氣計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)，另外兩軸類同；

步驟三十二，求取放氣力矩積分，放氣干擾力矩在整個(gè)過程中一直存在，但是隨著氣體的不斷排出壓力逐漸減小，產(chǎn)生的放氣反作用力矩也會(huì)逐漸變小，放氣干擾力矩積分用干擾力矩與積分時(shí)長(zhǎng)的乘積得到放氣產(chǎn)生的角動(dòng)量變化，計(jì)算公式如下式(4)所示

其中，M_dx，M_dy，M_dz上式分別太陽(yáng)帆板放氣干擾力矩，大小隨時(shí)間不斷減小；

步驟三十三，求取衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中慣性積項(xiàng)產(chǎn)生的耦合力矩作用積分，對(duì)X方向來說，耦合項(xiàng)為-(J_yy-J_zz)ω_yω_z，對(duì)Y方向來說，耦合項(xiàng)為-(J_zz-J_xx)ω_zω_x，對(duì)Z方向來說，耦合項(xiàng)為-(J_xx-J_yy)ω_xω_y；

所述步驟四包括：放氣干擾力矩解算，對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程等式兩邊各項(xiàng)分別積分，分解得如下式(5)所示，

其中，J為衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量矩陣，ω為衛(wèi)星星體角速度，Mc為衛(wèi)星控制力矩，Md為衛(wèi)星受到的干擾力矩，專指太陽(yáng)翼放氣干擾力矩。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單翼衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段帆板放氣時(shí)間估計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)步驟四中實(shí)時(shí)解算出的放氣干擾力矩值判斷帆板放氣是否結(jié)束，判斷放氣干擾力矩Md是否大于0，若放氣干擾力矩Md0，說明帆板放氣未結(jié)束，重復(fù)執(zhí)行步驟四進(jìn)行干擾力矩估計(jì)，直至放氣干擾力矩Md＝0，說明帆板放氣結(jié)束，進(jìn)而能夠計(jì)算放氣持續(xù)時(shí)間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單翼衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段帆板放氣時(shí)間估計(jì)方法，其特征在于，所述步驟四在干擾力矩解算的過程中考慮了耦合項(xiàng)的影響。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單翼衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段帆板放氣時(shí)間估計(jì)方法，其特征在于，所述單翼衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道段帆板放氣時(shí)間估計(jì)方法根據(jù)牛頓力學(xué)第三定律中作用力與反作用力和衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)原理，利用衛(wèi)星在軌姿態(tài)角速度和推力器工作時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算帆板放氣產(chǎn)生的干擾力矩，進(jìn)而識(shí)別太陽(yáng)帆板放氣持續(xù)時(shí)間。