[發明專利]一種處于推力器死區內提高衛星姿態控制精度的方法

有效

• 申請號: 202011358624.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112550766B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王蕊;張小偉;王靜吉;李正軍;周靜靜;陳銀河;修艷紅
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴;張靜潔

本發明公開了一種處于推力器死區內提高衛星姿態控制精度的方法，其特征在于，該方法通過控制衛星上設置的推力器組合來控制衛星的衛星姿態，推力器組合包括若干推力器，該方法包括：獲取衛星的控制信息，其中，控制信息由測量敏感器實時獲取；根據控制信息計算得到若干時間脈沖指令，其中，若干時間脈沖指令用于分別控制若干推力器，以使衛星滿足任務指標要求；將時間脈沖指令發送至對應的推力器；判斷衛星的姿態幅值是否超過任務指標要求和/或測量敏感器的采樣周期是否超過衛星計算機的采樣周期，若是，將當前節拍的時間脈沖指令擴大設定倍數并將擴大設定倍數的時間脈沖指令發送至對應的推力器。

技術領域

本發明涉及衛星姿態控制技術領域，具體涉及一種處于推力器死區內提高衛星姿態控制精度的方法。

背景技術

隨著航天業的飛速發展，衛星領域技術日漸完善成熟，為了適應載荷在軌各種任務，對姿態控制指標要求越來越嚴格。為了節省成本，很多衛星姿軌控平臺配置的單機，性能指標均不高，為了滿足載荷任務要求，對設計的算法精益求精，彌補配置單機性能的不足。

在衛星質量特性和推力器死區確定的情況下，姿態的控制精度由控制器的帶寬決定，帶寬越大控制精度越高，同時敏感器測量單機的噪聲也同樣會進入控制器帶寬，會被系統放大，影響系統穩定性，因此在推力器控制下，如果干擾力矩較小，推力器大部分時間都工作在死區附近，想要進一步提高姿態控制精度，必須設計出新的控制方法，解決推力器死區對控制精度的制約影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種處于推力器死區內提高衛星姿態控制精度的方法，能使有效載荷不降指標工作，滿足衛星使用推力器進行工作的高精度需求，同時擴展了死區較大推力器的使用用途。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種處于推力器死區內提高衛星姿態控制精度的方法，該方法通過控制衛星上設置的推力器組合來控制所述衛星的衛星姿態，所述推力器組合包括若干推力器，該方法包括：

S1、獲取所述衛星的控制信息，其中，所述控制信息由測量敏感器實時獲取；

S2、根據所述控制信息計算得到若干時間脈沖指令，其中，所述若干時間脈沖指令用于分別控制所述若干推力器，以使所述衛星滿足任務指標要求；

S3、將所述時間脈沖指令發送至對應的所述推力器；

S4、判斷所述衛星的姿態幅值是否超過所述任務指標要求和/或所述測量敏感器的采樣周期是否超過衛星計算機的采樣周期，若是，將當前節拍的時間脈沖指令擴大設定倍數并將擴大設定倍數的時間脈沖指令發送至對應的推力器，若否，重復步驟S1。

進一步地，所述控制信息包括所述推力器組合中各推力器的角度信息和角速度信息。

進一步地，所述步驟S2具體包括：

S201、根據所述控制信息計算得到對應的控制力矩；

S202、根據所述控制力矩計算得到對應的時間脈沖指令。

進一步地，所述步驟S201、步驟S202由PID控制器執行，采用如下公式進行計算：

Mc＝Kp·α+Ki·∫α+Kd·ω

Mc·Ts＝Mr·Ton

式中，Kp為控制器比例環節系數，Ki為積分環節系數，Kd為微分環節系數，Mc為控制器輸出為控制力矩，Mr為推力器可以提供的額定力矩，Ts為衛星上配置安裝的計算機采樣周期，Ton為推力器接收的時間脈沖信號指令。

進一步地，在將擴大設定倍數的時間脈沖指令發送至對應的推力器之前還包括：

判斷擴大設定倍數的時間脈沖指令是否超過最小輸出脈沖，若是，將擴大設定倍數的時間脈沖指令發送至對應的推力器，若否，重復步驟S4。