[發(fā)明專利]一種基于軌控推力器脈寬調制的姿軌一體化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010093480.6
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111232248B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 吳凡;王峰;曹喜濱;耿云海;岳程斐;邱實;郭金生;奚瑞辰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種基于軌控推力器脈寬調制的姿軌一體化控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1：設衛(wèi)星質心坐標系XYZ，假設推力器安裝面為衛(wèi)星的+Z方向的艙板，4臺推力器噴口位于同一平面內，該平面平行于衛(wèi)星質心坐標系的XOY平面，并關于衛(wèi)星本體坐標系坐標軸在推力器噴口所在平面內的投影對稱；

步驟2：利用步驟1的4臺推力器開始進行軌道控制；

步驟3：利用步驟1的4臺推力器繼續(xù)進行軌道控制；

步驟4：用于軌道控制的推力器持續(xù)開機的信號與姿態(tài)測量；

步驟5：根據步驟4姿態(tài)測量的結果計算偏差姿態(tài)；

步驟6：根據步驟5計算偏差姿態(tài)后判斷X軸姿態(tài)是否偏差，Y軸姿態(tài)是否偏差：

步驟7：若X軸姿態(tài)偏差為正則推力器T2關機并發(fā)送調制信號，若X軸姿態(tài)偏差為負則推力器T4關機并發(fā)送調制信號，若Y軸姿態(tài)偏差為正則推力器T3關機并發(fā)送調制信號，若Y軸姿態(tài)偏差為負則推力器T1關機并發(fā)送調制信號；

步驟8：將步驟7中的四個調制信號疊加后再與步驟4中的軌道控制推力器持續(xù)開機信號疊加，判斷點火時長是否滿足；

步驟9：若為否則重復步驟3-步驟8，若為是則結束軌道控制;

所述步驟2與步驟3的推力器的軌道控制信號在每個控制周期起始時刻以“本周期各推力器的開通時長”的形式給出，即控制信號u可寫為如下表達形式：

u＝[t₁ t₂ t₃ t₄]

上式中，t₁、t₂、t₃和t₄為推力器T1、T2、T3和T4本周期內的開通時間。

2.根據權利要求1所述一種基于軌控推力器脈寬調制的姿軌一體化控制方法，其特征在于，所述步驟7中各推力器每個控制周期內的開通信號由兩部分組成：一部分是根據軌控累計點火時間是否達到目標值而決定的本周期內是否繼續(xù)進行軌道控制；若軌道控制時間未達到點火時間，則4臺推力器均配置為打開信號，反之則配置為關閉信號，記為u₁。

3.根據權利要求2所述一種基于軌控推力器脈寬調制的姿軌一體化控制方法，其特征在于，另一部分是根據航天器當前的姿態(tài)與目標姿態(tài)的差值及姿態(tài)角速度與目標角速度的差值，形成姿態(tài)偏差信號，再根據姿態(tài)偏差信號計算出期望控制力矩的方向和大小，生成對應推力器組的開機信號，記為u₂。

4.根據權利要求3所述一種基于軌控推力器脈寬調制的姿軌一體化控制方法，其特征在于，所述若軌道控制時間未達到點火時間，則4臺推力器均配置為打開信號，反之則配置為關閉信號，記為u₁，所述姿態(tài)偏差信號計算出期望控制力矩的方向和大小，生成對應推力器組的開機信號，記為u₂；根據公式：

u＝u₁-u₂

對信號進行疊加，形成各臺推力器本周期的開關信號。