[發明專利]針對冗余安裝飛輪的角動量管理方法

在審

• 申請號: 202111438427.6
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114212279A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 陳樺;王文妍;杜耀珂;完備;岳楊;王禹;王嘉軼;賈艷勝;劉美師;崔佳
• 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;B64G1/28
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張雙紅;張靜潔

1.一種針對冗余安裝飛輪的角動量管理方法，其特征在于，包括：

步驟S1、獲取當前控制周期內，控制力矩對應的角動量增量；

步驟S2、根據當前拍接入系統的飛輪組合確定飛輪安裝矩陣與可用標志；

步驟S3、根據飛輪的所述可用標志將所述角動量增量分配至所述飛輪組合中可用飛輪；

步驟S4、對分配后的各飛輪角動量增量進行限幅，若某一軸的飛輪角動量增量超過限幅值，則將該軸飛輪置為不可用；

步驟S5、根據角動量增量與前一拍角動量指令計算各個所述飛輪的當前拍角動量指令；

步驟S6、對各個所述飛輪的當前拍角動量指令進行限幅，若某一軸的飛輪當前拍角動量指令超過限幅值則將該軸飛輪置為不可用，并更新該軸飛輪的角動量增量；

步驟S7、若分配給各軸飛輪的角動量增量與衛星本體系角動量增量指令相同，或可分配飛輪個數小于3則結束分配，否則重復步驟S3～步驟S7進行所述角動量增量再分配。

2.如權利要求1所述的針對冗余安裝飛輪的角動量管理方法，其特征在于，

所述步驟S1還包括：確定衛星本體系角動量增量指令ΔH_a，與前一拍各個飛輪角動量指令h_{w_pre}。

3.如權利要求2所述的針對冗余安裝飛輪的角動量管理方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

步驟S3.1、當第i飛輪的可用標志flag_work(i)為1時，對該第i飛輪的角動量增量Δh_w(i)進行清零以便后續計算，其中i＝1……N，N表示所述飛輪組合中飛輪的最大數量；

當第i飛輪的可用標志flag_work(i)為0時，對該第i飛輪的本拍角動量增量Δh_w(i)進行鎖定；

步驟S3.2、計算除已鎖定飛輪角動量增量外的剩余待分配角動量：

ΔH_a1＝ΔH_a-D×Δh_w

其中，ΔH_a1為剩余待分配角動量，ΔH_a為根據控制算法計算得到的衛星本體系角動量增量指令；D為3×N維飛輪組安裝矩陣。

步驟S3.3、根據第i飛輪的可用標志flag_work(i)更新飛輪安裝矩陣D_now，將飛輪安裝矩陣D_now中不可用飛輪的對應列置零，按照偽逆分配算法，將剩余待分配角動量ΔH_a1分配至剩余飛輪，此處由于上一循環中將飽和飛輪或角動量增量超過限幅值的飛輪置為不可用，則實際只會將剩余待分配角動量ΔH_a1分配到所述飛輪組合中的可用飛輪軸上；

Δh_w1＝D_now^T×(D_now×D_now^T)^-1×ΔH_a1

其中，Δh_w1為再分配后各軸飛輪對應的角動量增量。

4.如權利要求3所述的針對冗余安裝飛輪的角動量管理方法，其特征在于，所述步驟S4包括：對分配后的各飛輪角動量增量Δh_w1(i)進行限幅，限幅閾值為±Δh_{w_max}，限幅后的角動量增量表示為Δh′_w1(i)，若某一軸飛輪被限幅，則置該飛輪可用標志flag_work(i)為0。

5.如權利要求4所述的針對冗余安裝飛輪的角動量管理方法，其特征在于，所述步驟S5包括：

將限幅后的角動量增量Δh′_w1更新至各軸飛輪，并根據前一拍角動量指令計算當前拍角動量指令：

Δh_w＝Δh_w+Δh′_w1

h_{w_k}＝h_{w_pre}+Δh_w

其中，h_{w_k}當前拍各飛輪角動量指令，h_{w_pre}為上一拍各飛輪角動量指令，Δh_w表示當前拍角動量增量指令。