一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法.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CN107600463A(43)申请公布日2018.01.19(21)申请号201710723194.1(22)申请日2017.08.22(71)申请人长光卫星技术有限公司地址130000吉林省长春市高新北区明溪路1759号(72)发明人徐开刘萌萌张晓磊钟兴张雷戴路陈志刚李峰范林东(74)专利代理机构长春众邦菁华知识产权代理有限公司22214代理人于晓庆(51)Int.Cl.B64G1/28(2006.01)B64G1/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法(57)摘要一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法，涉航空航天领域，本发明包括：第一、第二、第三反作用飞轮的力矩输出方向夹角为90°；第四反作用飞轮与第一、第二、第三反作用飞轮的夹角均相同；第一、第二与第三大力矩飞轮的力矩输出方向夹角为90°；第四大力矩飞轮与第一、第二、第三大力矩飞轮的夹角均相同；第一反作用飞轮与第一大力矩飞轮的力矩输出方向平行且方向相反，以此类推；启动飞轮输出同向力矩；判断达到指定姿态后，大力矩飞轮反向输出力矩；反作用飞轮输出消旋力矩和控制力矩；判断大力矩飞轮的转速绝对值是否下降至10rpm以内；大力矩飞轮停止输出力矩，反作用飞轮输出姿态控制力矩。本发明控制难度低、敏捷性和稳定性高。CN107600463ACN107600463A权利要求书1/1页1.一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将四个反作用飞轮和四个大力矩飞轮安装到位；第一反作用飞轮(1)、第二反作用飞轮(2)与第三反作用飞轮(3)三者之间的力矩输出方向相互夹角为90°；第四反作用飞轮(4)与第一反作用飞轮(1)、第二反作用飞轮(2)、第三反作用飞轮(3)三者之间的夹角均相同；第一大力矩飞轮(5)、第二大力矩飞轮(6)与第三大力矩飞轮(7)三者之间的力矩输出方向相互夹角为90°；第四大力矩飞轮(8)与第一大力矩飞轮(5)、第二大力矩飞轮(6)、第三大力矩飞轮(7)三者之间的夹角均相同；第一反作用飞轮(1)与第一大力矩飞轮(5)的力矩输出方向平行且方向相反，第二反作用飞轮(2)与第二大力矩飞轮(6)的力矩输出方向平行且方向相反，第三反作用飞轮(3)与第三大力矩飞轮(7)的力矩输出方向平行且方向相反，第四反作用飞轮(4)与第四大力矩飞轮(8)的力矩输出方向平行且方向相反；步骤二、按照控制指令启动四个反作用飞轮和四个大力矩飞轮，输出同向控制力矩；步骤三、判断敏捷小卫星达到指定姿态后，四个大力矩飞轮输出反向控制力矩；步骤四、四个反作用飞轮输出消旋力矩和控制力矩；步骤五、判断四个大力矩飞轮的转速绝对值是否全部下降至10rpm以内，若是，则执行步骤六，若否，则继续执行步骤四；步骤六、四个大力矩飞轮全部停止输出控制力矩，而四个反作用飞轮则输出姿态控制力矩，完成敏捷小卫星姿态快速机动。2.根据权利要求1所述的一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法，其特征在于，所述第四反作用飞轮(4)与第一反作用飞轮(1)、第二反作用飞轮(2)、第三反作用飞轮(3)三者之间的夹角指的是飞轮安装平面法向量之间的空间夹角。3.根据权利要求1所述的一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法，其特征在于，所述第四大力矩飞轮(8)与第一大力矩飞轮(5)、第二大力矩飞轮(6)、第三大力矩飞轮(7)三者之间的夹角指的是飞轮安装平面法向量之间的空间夹角。2CN107600463A说明书1/4页一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法技术领域[0001]本发明涉航空航天技术领域，具体涉及一种敏捷小卫星姿态快速机动控制方法。背景技术[0002]随着卫星技术的发展、视频以及成像功能的不断增强，对卫星的姿态控制提出了更高的要求，提升卫星的敏捷性成为本领域研究的重点。[0003]卫星姿态控制执行机构的配置以及使用策略是控制设计的基础环节。现有的小卫星姿态控制执行机构组成为飞轮和磁力矩器，这种配置的优点是飞轮输出力矩精细，控制稳定性好，精度高，同时利用磁力矩器平稳卸载飞轮累积角动量；缺点是常规反作用飞轮难以提供较大的力矩，小卫星的姿态敏捷性差。[0004]近年来控制力矩陀螺(CMG)开始应用于小卫星，学者们和航天工业部门也提出了飞轮+CMG、CMG的金字塔、5棱锥等配置方案，已经开展了在轨试验，小卫星获得了较大的机动能力，但是由于CMG框架伺服精度的提升存在瓶颈，CMG输出力矩的精度和自身干扰力矩对整星的控制产生了较大的扰动，卫星快速机动后的稳定度很难提升。有人提出了变速控制力矩陀螺(VSCMG)的方案，但这种执行机构的操纵难度大，其可靠性还没有在实际工程中进行长期有效的验证。发明内容[0005]为了解决现