[發明專利]大慣量轉動部件的動不平衡特性在軌估計方法及設備

在審

• 申請號: 201811567768.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109632186A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 張子龍;彭瑞;李英波;聶章海;譚曉宇;陸丹萍;劉斌;魯啟東
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01M1/10
• 分類號: G01M1/10;B64G1/28
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;劉琰

本發明涉及一種大慣量轉動部件的動不平衡特性在軌估計方法和設備，所述大慣量轉動部件的動不平衡特性在軌估計方法包括：獲取衛星剛體力矩；獲取太陽電池撓性力矩；根據獲取到的衛星剛體力矩和太陽電池撓性力矩獲取衛星的干擾力矩；根據所述衛星的干擾力矩獲取轉動部件的動不平衡幅值和相位。本發明的方法和設備通過陀螺在軌測量信息進行數據的分析和處理，較之通過地面測試的方式更加高效且可靠，從而大大提高了其實用性，同時也極大的提高了衛星的可靠性和穩定性。

技術領域

本發明涉及衛星在軌辨識技術領域，尤其涉及一種大慣量轉動部件的動不平衡特性在軌估計方法及設備。

背景技術

通常，衛星上裝載大慣量轉動部件，在軌應用時繞衛星本體某軸一直處于勻速轉動狀態，其轉動產生的角動量由姿軌控分系統長期補償，因此轉動部件的動不平衡特性直接影響衛星姿態穩定度指標。

在地面試驗過程中，一般會對轉動部件的動不平衡特性進行單機層面的識別，然后反饋給控制系統進行角動量補償設計與試驗驗證。但地面試驗結果與實際在軌情況可能存在差異，主要原因如下：

1)單機層面進行的試驗僅考慮轉動部件自身的特性，而實際該衛星還裝有單翼或雙翼太陽電池陣、撓性明顯且低頻振型與轉動部件轉動方向可能相同，這兩者對衛星姿態穩定度可能具有疊加影響；

2)衛星入軌后，轉動部件可能需要展開，而展開具有一定的不確定性，由此導致地面測試的數據與在軌狀態有一定的偏差；

3)在軌真空環境下，該轉動部件長期處于太陽光直射下，材料的熱效應可能導致其質心產生偏移，從而影響其轉動特性；

4)某些地面未識別原因影響到轉動部件的轉動特性。

而如何有效且可靠的獲取轉動部件的動不平衡特性就成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種大慣量轉動部件的動不平衡特性在軌估計方法及設備，利用陀螺在軌測量信息以高效且可靠的獲取轉動部件在軌真實動不平衡特性。

為實現上述目的，本發明提供一種大慣量轉動部件的動不平衡特性在軌估計方法，所述方法包括：

獲取衛星剛體力矩；

獲取太陽電池撓性力矩；

根據獲取到的衛星剛體力矩和太陽電池撓性力矩獲取衛星的干擾力矩；

根據所述衛星的干擾力矩獲取轉動部件的動不平衡幅值和相位。

在優選實施例中，所述獲取衛星剛體力矩的步驟包括：

獲取衛星的陀螺在軌測量信息；

根據公式(1)：以獲取所述衛星剛體力矩；其中，M_rigid為衛星剛體力矩；ω為衛星中心體的角速度列陣；I為衛星相對整星質心慣量陣；h_w為動量輪角動量。

在優選實施例中，所述獲取太陽電池撓性力矩的步驟包括：

由太陽陣撓性振動方程的公式(2)獲取模態坐標η及η二階導數

由公式(3)獲取太陽電池陣撓性力矩；其中，ω為衛星中心體的角速度列陣；I為衛星相對整星質心慣量陣；h_w為動量輪角動量；T為作用在衛星上的力矩列陣；η為太陽陣的模態坐標陣；B_rot為太陽陣振動對整星轉動的柔性耦合系數陣；M_flexi為太陽電池陣撓性力矩。