[發明專利]一種磁測磁控速率阻尼的方法

有效

• 申請號: 201910278233.0
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN109911250B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 夏喜旺;郭崇濱;斯朝銘;周世龍;陳宏宇;張科科;曹金
• 申請（專利權）人: 上海微小衛星工程中心
• 主分類號: B64G1/32
• 分類號: B64G1/32;B64G1/36
• 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: 李鏑的;張東梅

本發明涉及一種控制速率阻尼的方法，包括下列步驟：根據當前拍與上一拍地磁場矢量的測量值B_b和B_b^—確定星體的角速率計算相平面中心O到C的矢徑B_b⁺⁺；根據相平面中心O到C的矢徑B_b⁺⁺和當前拍地磁場矢量的測量值B_b確定磁力矩器的期望輸出磁矩；以及根據期望輸出磁矩驅動磁力矩器。通過本發明，可以在星體角速率小于180/ΔT(°/s)的情況下，準確地確定磁力矩器的期望輸出磁矩，從而施加精確的阻尼。

技術領域

本發明總體而言涉及航空航天技術領域，具體而言涉及一種磁測磁控速率阻尼的方法。

背景技術

在星箭分離后，衛星的初始分離角速度需進行阻尼控制；另外，衛星平臺自身所引發的內源性大角速率更需要進行及時施加阻尼。高軌衛星可采用陀螺儀測量角速度，并采用推力器或動量輪施加阻尼；對于低軌道、低成本微納衛星，磁強計和磁力矩器是重要且可靠的姿控單機，故可采用磁測磁控方案施加阻尼。

在衛星姿態翻轉過程中，考慮到星體系下地磁場矢量呈球狀分布，無法依據磁測數據準確判定姿態的翻轉方向。默認星體角速率較小，B-dot算法可以順利確定可有效阻尼的控制指令；但在星體角速率大于180/ΔT(°/s)的情況下(為ΔT姿態控制系統控制周期)，B-dot算法無法識別星體翻轉方向，進而趨于采信較小的角速率數值，而相應的方向與星體實際翻轉方向相反；采用錯誤的角速率數值解算所得的控制指令將無法實現速率阻尼。

事實上，現有的B-dot阻尼算法及其變種能夠實現有效阻尼的最大角速率上限遠小于180/ΔT(°/s)，無法應對星體角速率因初始分離、推力器故障等而過大的場景；基于磁強計多拍測量信息進行星體角速率估算，進而采用角速率反饋方式完成阻尼控制的方法可以實現較大角速率的阻尼控制，但由于估算的星體角速度矢量與真實值有較大偏差，故控制效率較低。

發明內容

本發明的任務是提供一種一種磁測磁控速率阻尼的方法，通過該方法，可以在星體角速率小于180/ΔT(°/s)的情況下，準確地確定磁力矩器的期望輸出磁矩，從而施加精確的阻尼。

根據本發明，該任務通過一種控制速率阻尼的方法來解決，該方法包括下列步驟：

根據當前拍與上一拍地磁場矢量的測量值B_b和B_b^—確定星體的角速率

計算相平面中心O到C的矢徑B_b⁺⁺；

根據相平面中心O到C的矢徑B_b⁺⁺和當前拍地磁場矢量的測量值B_b確定磁力矩器的期望輸出磁矩；以及

根據期望輸出磁矩驅動磁力矩器。

在本發明的一個優選方案中規定，該方法還包括下列步驟：

根據當前拍與上一拍地磁場矢量的測量值B_b和B_b^—和相平面中心O到C的矢徑B_b⁺⁺確定地磁場變化率矢量r_ΔB；

根據地磁場變化率矢量r_ΔB和當前拍地磁場矢量的測量值B_b確定磁力矩器工作結束時對應的地磁場矢量B_b^E；以及

用當前拍地磁場矢量的測量值B_b和所述地磁場矢量B_b^E分別替代當前拍與上一拍地磁場矢量的測量值B_b和B_b^—以便用于下一拍的計算。