[發明專利]一種衛星系統組合體慣量疊加和分解計算方法及系統有效

申請號：	201811471007.6	申請日：	2018-12-04
公開（公告）號：	CN109582920B	公開（公告）日：	2023-08-25
發明（設計）人：	陸姍姍;諸成;陽應權;劉瑞;周苗苗;趙勇;沈超慧;張天赫;吳成松;孫玉嬌;萬琳	申請（專利權）人：	上海微小衛星工程中心
主分類號：	G06F17/16	分類號：	G06F17/16
代理公司：	上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313	代理人：	楊飛;李鏑的
地址：	201203 上***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種衛星系統組合慣量疊加分解計算方法
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【說明書】：

本發明提供了一種衛星系統組合體慣量疊加和分解計算方法及系統，疊加計算方法包括：確定所述組合體的部件組成；確定所述組合體所對應的系統質心坐標系，所述系統質心坐標系以所述組合體的質心為原點；計算所述組合體中各部件的第一慣量和第二慣量，所述第一慣量為部件在系統質心坐標系中的慣量，所述第二慣量為部件相對所述組合體的質心的慣量；將所述組合體中各部件的第一慣量和第二慣量全部相加，從而獲得所述組合體的疊加慣量。本發明的技術方案有效地解決了目前現有技術中無具體工程可操作的組合體慣量疊加和分解計算方法，從而過度依靠CAD仿真軟件，受限于仿真軟件的計算功能不可逆，無法進行組合體慣量參數的分解計算的問題。

技術領域

本發明涉及航天應用領域，尤其涉及一種衛星系統組合體慣量疊加和分解計算方法及系統。

背景技術

衛星系統的慣量計算是姿控系統用于進行分析和控制設計以及仿真的基礎。衛星在進行結構設計過程中，需要獲得包括各個轉動部件、天線展開機構和衛星帆板在內的系統整體的慣量，而受限于慣量測試裝置和衛星帆板、天線展開機構展開的條件限制，不能一次測量整個系統的慣量。此外，某些情況下，衛星安裝的運動部件相對衛星進行運動時，衛星系統的質心和慣量會發生相應變化，而衛星系統的質心和慣量參數不可能通過覆蓋所有收攏和展開狀態去進行遍歷性測試，因此目前通常的做法是通過質量特性測試來進行測試，獲取主結構的慣量參數，根據測試數據修正其CAD模型，并結合各不可測衛星帆板、天線展開機構等子部件的質量特性仿真參數，采用仿真軟件，再進行組合體各種狀態質量特性參數的獲取計算，在進行計算的過程中，需要建立復雜的各個部件模型，根據測試結果逐步修正主結構的質量特性參數，耗時較長。特別對于在因裝配流程和測試條件限制的情況下，僅能進行含大型展開機構收攏狀態下的組合體的慣量測試，而實際需求的是天線展開狀態下的組合體慣量參數，此時通過軟件進行主結構與展開機構的慣量分解，主要依托于反復拼湊迭代，尤其耗時費力。

發明內容

有鑒于上述技術問題，本發明提供了一種衛星系統組合體慣量疊加計算方法，方法包括：

確定所述組合體的部件組成；

確定所述組合體所對應的系統質心坐標系，所述系統質心坐標系以所述組合體的質心為原點；

計算所述組合體中各部件的第一慣量和第二慣量，所述第一慣量為部件在系統質心坐標系中的慣量，所述第二慣量為部件相對所述組合體的質心的慣量；

將所述組合體中各部件的第一慣量和第二慣量全部相加，從而獲得所述組合體的疊加慣量。

如權利要求1所述的衛星系統組合體慣量疊加計算方法，其特征在于，確定所述組合體中各部件所對應的坐標系，各坐標系以各對應部件的質心為原點，則所述組合體中第i個部件的第一慣量為

J_i^C＝A_C-I·J_i^I·A_C-I^T

其中，

A_C-I是所述第i個部件對應的坐標系到所述系統質心坐標系的姿態轉化矩陣；

J_i^I是所述第i個部件在與其對應的坐標系中的轉動慣量；

i＝1,2,3…n，n為所述組合體中部件的個數。