一种用于对卫星的旋转体进行消旋控制的方法及相应消旋装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109131942A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201811264950.X(22)申请日2018.10.29(71)申请人上海微小卫星工程中心地址201203上海市浦东新区海科路99号4号楼(72)发明人谢祥华刘剑黄志伟祁海铭胡志强何夏维张锐赵璟严玲玲本立言董祯于晓至(74)专利代理机构上海智晟知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31313代理人李镝的(51)Int.Cl.B64G1/28(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种用于对卫星的旋转体进行消旋控制的方法及相应消旋装置(57)摘要本发明涉及一种用于对卫星的旋转体进行消旋控制的方法，其中所述卫星具有旋转体、平衡轮和反作用轮，所述平衡轮的转轴平行于所述旋转体的转轴，该方法包括：使平衡轮和反作用轮转动；在卫星的三轴姿态稳定后获得由反作用轮吸收的多余角动量；以及根据所述多余角动量调整平衡轮的转速，以便对旋转体进行消旋控制。本发明还涉及一种消旋装置。通过本发明，可以实现平衡轮和反作用轮的联合消旋控制，从而基本上消除由于星上旋转体惯量不确定性引起的残余角动量和力矩对卫星平台姿态的显著扰动，提高卫星姿控系统性能。CN109131942ACN109131942A权利要求书1/1页1.一种用于对卫星的旋转体进行消旋控制的方法，其中所述卫星具有旋转体、平衡轮和反作用轮，所述平衡轮的转轴平行于所述旋转体的转轴，该方法包括：使平衡轮和反作用轮转动；在卫星的三轴姿态稳定后获得由反作用轮吸收的多余角动量；以及根据所述多余角动量调整平衡轮的转速，以便对旋转体进行消旋控制。2.根据权利要求1所述的方法，其中使平衡轮和反作用轮转动包括：使平衡轮产生的角动量hp满足下列公式：|hp|≥|Hw|其中hp＝Jp·ω′，Jp为平衡轮的转动惯量，ω′为平衡轮转动角速度；H为卫星旋转体转动产生的角动量，其中H＝Iw·ω，Iw为旋转体惯量，ω为旋转体的转动角速度；和/或使反作用轮的角动量hw满足下列公式：hw＝M·Jw·Ω其中M为反作用轮的安装矩阵，Jw为反作用轮的转动惯量，Ω为反作用轮的转速。3.根据权利要求1所述的方法，其中在卫星的三轴姿态稳定后获得由反作用轮吸收的多余角动量包括：在反作用轮的转速在角动量卸载后保持在标称转速Ω0左右时，屏蔽角动量卸载程序；使旋转体起旋并且使平衡轮消旋；在旋转体和平衡轮的转速稳定后并且在卫星姿态稳定后，获取由反作用轮吸收的多余角动量Δhw：Δhw＝M·Jw·(Ω-Ω0)其中Ω为反作用轮的转速，Jw为反作用轮的转动惯量。4.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述多余角动量调整平衡轮的转速包括：根据下列公式确定平衡轮的调整后的转速ω1′:ω′1＝ω′0+Δω′,其中ω′0为平衡轮的地面标定的消旋转速，Δω′为重新配置的平衡轮转速增量，且有其中Δhw为由反作用轮吸收的多余角动量，并且Jp为平衡轮的转动惯量。5.一种用于卫星的旋转体的消旋装置，包括：平衡轮和反作用轮，所述平衡轮和反作用轮用于通过相应地转动来联合地对旋转体进行消旋控制，其中所述平衡轮的转轴平行于所述旋转体的转轴；以及控制器，其被配置为执行下列动作：使平衡轮和反作用轮转动；在卫星的三轴姿态稳定后获得由反作用轮吸收的多余角动量；以及根据所述多余角动量调整平衡轮的转速，以便对旋转体进行消旋控制。6.根据权利要求5所述的消旋装置，其中所述消旋装置被用于具有大惯量旋转体的卫星。2CN109131942A说明书1/7页一种用于对卫星的旋转体进行消旋控制的方法及相应消旋装置技术领域[0001]本发明总的来说涉及航天器姿态控制领域，具体而言，涉及一种用于对卫星的旋转体进行消旋控制的方法。此外，本发明还涉及一种用于对卫星的旋转体的消旋装置。背景技术[0002]随着现代卫星技术的飞跃式发展，星载设备，尤其是侦察探测应用类设备，对卫星转动机构的需求越来越多，对卫星姿态精度要求越来越高。[0003]星上旋转体在转动时产生旋转轴方向的角动量及反向干扰力矩，作用于卫星平台，干扰卫星姿态；通过在星体配置平衡轮进行消旋，根据设计的消旋控制策略，使平衡轮消旋过程中的残余力矩及消旋后的残余角动量尽可能降到最低水平，减小残余力矩、残余角动量对卫星平台的干扰。[0004]传统消旋控制方法在不考虑实际旋转机构及平衡轮相对卫星的安装偏差的情况下，通过设计平衡轮-旋转体角速度控制律，实现消旋过程中残余力矩最小最优，以及消旋后残余角动量为零的目标。[0005]然而，由于安装误差、测量误差、模型误差等因素的存在，总是存在残余力矩及残余角动量。残余角动量使星体在某方向产生偏置，降低了卫星横向的机动性能；同时额外的干扰力矩加剧了卫星姿态波动，姿控