[發(fā)明專利]星上干擾力矩補(bǔ)償?shù)母呔劝胛锢頊y試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710994444.5
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN108020360B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞潔;呂建民;劉偉;王華;韓旭;洪振強(qiáng);陳祥;夏遠(yuǎn)鏡
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G01L3/14
• 分類號: G01L3/14
• 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

本發(fā)明提供了一種星上干擾力矩補(bǔ)償?shù)母呔劝胛锢頊y試方法，包括以下步驟：步驟一、實(shí)測載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)、力矩補(bǔ)償輪轉(zhuǎn)動慣量、衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量；建立載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動干擾力矩?cái)?shù)學(xué)模型；步驟二、按照衛(wèi)星正常測試狀態(tài)連接載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)、力矩補(bǔ)償輪供電及通訊電纜；步驟三、將載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)接口、力矩補(bǔ)償輪地面測試接口通過電纜與高速高精度采集設(shè)備相連接；步驟四、將仿真機(jī)接收到的載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)和補(bǔ)償輪的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理。本發(fā)明在衛(wèi)星廠房常規(guī)測試過程中，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星上干擾力矩補(bǔ)償?shù)膭討B(tài)特性測試，驗(yàn)證補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，測試力矩補(bǔ)償精度，滿足指標(biāo)要求，準(zhǔn)確率可以保證在95％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星空間遙感領(lǐng)域，具體地，涉及一種星上干擾力矩補(bǔ)償?shù)母呔劝胛锢頊y試方法。

背景技術(shù)

高精度遙感衛(wèi)星成像對衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定度指標(biāo)的要求越來越高,由于載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的干擾力矩會嚴(yán)重影響衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定度和指向精度，從而也會影響到衛(wèi)星的成像質(zhì)量。為此，要采取力矩補(bǔ)償輪補(bǔ)償載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)的產(chǎn)生的擾動，以減小對衛(wèi)星姿態(tài)的干擾。即在載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)工作時，補(bǔ)償輪產(chǎn)生一個與載荷運(yùn)動產(chǎn)生的干擾力矩大小相等、方向相反的控制力矩，補(bǔ)償(抵消)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的干擾力矩。衛(wèi)星采用這種補(bǔ)償系統(tǒng)，需要滿足兩方面的要求：一、力矩補(bǔ)償輪的補(bǔ)償力矩在大小、方向上需與機(jī)構(gòu)運(yùn)動匹配，精度滿足要求；二、補(bǔ)償輪運(yùn)動需與機(jī)構(gòu)運(yùn)動具有嚴(yán)格的同步性。為了驗(yàn)證星上補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性及補(bǔ)償指標(biāo)的符合性，需在衛(wèi)星發(fā)射前進(jìn)行地面測試。由于廠房測試過程中衛(wèi)星始終處于地面靜置約束狀態(tài)，與在軌的自由運(yùn)動狀態(tài)差別較大，無法通過衛(wèi)星真實(shí)姿態(tài)運(yùn)動變化判斷補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償效果。針對這種情況，衛(wèi)星研制過程中往往采用單軸或三軸氣浮臺試專項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行測試，但進(jìn)行氣浮臺試驗(yàn)成本較高、周期較長、試驗(yàn)難度大，且存在衛(wèi)星產(chǎn)品吊裝磕碰等風(fēng)險(xiǎn)，因此采用一種與常規(guī)測試結(jié)合的星上干擾力矩補(bǔ)償動態(tài)特性測試方法，顯得至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種星上干擾力矩補(bǔ)償?shù)母呔劝胛锢頊y試方法，其在衛(wèi)星廠房常規(guī)測試過程中，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星上干擾力矩補(bǔ)償?shù)膭討B(tài)特性測試，驗(yàn)證補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性，測試力矩補(bǔ)償精度，滿足指標(biāo)要求，準(zhǔn)確率可以保證在95％以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種星上干擾力矩補(bǔ)償?shù)母呔劝胛锢頊y試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、實(shí)測載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)、力矩補(bǔ)償輪轉(zhuǎn)動慣量、衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量J_{機(jī)構(gòu)}、J_{補(bǔ)償輪}、J_衛(wèi)星；建立載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動干擾力矩?cái)?shù)學(xué)模型，如下式：

T_{機(jī)構(gòu)}＝J_{機(jī)構(gòu)}·α_{機(jī)構(gòu)}

其中，α_{機(jī)構(gòu)}為機(jī)構(gòu)運(yùn)動的角加速度，根據(jù)載荷運(yùn)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動數(shù)據(jù)獲得；

建立力矩補(bǔ)償輪干擾力矩?cái)?shù)學(xué)模型，如下式：

T_{補(bǔ)償輪}＝J_{補(bǔ)償輪}·α_{補(bǔ)償輪}

其中，α_{補(bǔ)償輪}為力矩補(bǔ)償輪的角加速度，根據(jù)補(bǔ)償輪轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)獲得；

建立衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型，如下式：

∫T_{機(jī)構(gòu)}dt-∫T_{補(bǔ)償輪}dt＝J_衛(wèi)星·ω_衛(wèi)星

t為工作時間，ω_衛(wèi)星為衛(wèi)星的角速度，即姿態(tài)穩(wěn)定度；

建立殘余干擾力矩?cái)?shù)學(xué)模型，如下式：

T_殘余＝T_{機(jī)構(gòu)}-T_{補(bǔ)償輪}

將上述數(shù)學(xué)模型加載至仿真機(jī)；