[發(fā)明專利]全電推進(jìn)衛(wèi)星電推力器故障模式下的位置保持方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810128311.4
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108490963B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王敏;李強(qiáng);袁俊剛;胡照;梁新剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種全電推進(jìn)衛(wèi)星電推力器故障模式下的位置保持方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

當(dāng)全電推進(jìn)衛(wèi)星某臺電推力器發(fā)生故障時，該電推力器所在的分支不再使用，則使用另一分支的兩個電推力器進(jìn)行位置保持控制；其中，

所述位置保持控制包括如下步驟：

步驟一：根據(jù)測軌數(shù)據(jù)計算各軌道要素所需控制量；

步驟二：根據(jù)傾角控制量以及南北、東西位置保持耦合關(guān)系計算總偏心率矢量控制量；

步驟三：計算電推力器點火位置偏角；

步驟四：計算電推力器點火速度增量以及點火弧段中點赤經(jīng)；

步驟五：根據(jù)點火弧段中點赤經(jīng)得到電推力器點火弧段中點時刻，根據(jù)電推力器點火速度增量得到電推力器點火時長，根據(jù)電推力器點火弧段中點時刻和電推力器點火時長得到電推力器點火起始時刻；

在步驟一中，各軌道要素所需控制量包括傾角矢量控制量(Δi_xC,Δi_yC)、偏心率矢量控制量(Δe_x,Δe_y)和平經(jīng)度漂移率控制量ΔD；其中，

傾角矢量控制量(Δi_xC,Δi_yC)按照如下控制律計算：

其中，n_s為太陽視運動角速率，i_x0、i_y0為傾角矢量測量值，T為控制周期，λ_s＝n_st為太陽矢量與春分點方向的夾角，t為相對春分時刻的積秒，A_x＝0.0235°、A_y＝0.0215°分別為傾角矢量半年周期攝動項的幅值，Ω_ms為白道升交點黃經(jīng)，以18.6年為周期在0-360°范圍內(nèi)變化，其變化可記為Ω_ms＝12.11°-0.052954T1，其中T1為相對儒略日，相對于1950年1月1日；

偏心率矢量控制量(Δe_x,Δe_y)按照如下控制律計算：

其中，(e_x0，e_y0)為偏心率矢量，i_s＝23.45°為黃赤交角，R_e＝0.011C_rS/m為偏心率攝動圓半徑，C_r為光壓系數(shù)，S/m為衛(wèi)星面積質(zhì)量比；

平經(jīng)度控制需經(jīng)過2個控制周期才能實現(xiàn)，平經(jīng)度漂移率控制量ΔD包括2個控制周期的平經(jīng)度漂移率控制量，2個控制周期的平經(jīng)度漂移率控制量分別為ΔD₁、ΔD₂，平經(jīng)度漂移率控制量ΔD₁、ΔD₂按照如下步驟計算：

首先計算平經(jīng)度與漂移率的控制目標(biāo)(λ^*,D^*)：

其中，為衛(wèi)星定點位置等效的平經(jīng)度漂移加速度；t_day為時間，為86400s；

采用優(yōu)化算法進(jìn)行求解，根據(jù)平經(jīng)度與漂移率攝動變化方程：

首先給定ΔD₁、ΔD₂一組初值，固定ΔD₁求得實際控制結(jié)果(λ_f,D_f)與控制目標(biāo)(λ^*,D^*)最近的ΔD₂，再固定ΔD₂求得實際控制結(jié)果(λ_f,D_f)與控制目標(biāo)(λ^*,D^*)最近的ΔD₁，最終使實際控制結(jié)果(λ_f,D_f)與控制目標(biāo)(λ^*,D^*)的誤差滿足一定要求，即得到平經(jīng)度所需的平經(jīng)度漂移率控制量ΔD₁、ΔD₂，其中，D₀為平經(jīng)度漂移率，λ₀為平經(jīng)度；

在步驟二中，總偏心率矢量控制量的公式如下：

其中K_T、K_N分別為衛(wèi)星對地姿態(tài)下電推力器推力沿軌道切向、法向的投影系數(shù)，均取正值；為傾角控制量的幅值；為受攝軌道升交點赤經(jīng)。