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(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CN106557090A(43)申请公布日2017.04.05(21)申请号201610980662.9(22)申请日2016.11.08(71)申请人上海宇航系统工程研究所地址201108上海市闵行区金都路3805号(72)发明人卫国宁康志宇唐生勇(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶邵晓丽(51)Int.Cl.G05D1/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法(57)摘要本发明公开了一种磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,其包括:获取航天器的姿态信息,同时获取航天器所处轨道环境的磁场信息;求解期望的姿态控制力矩;求解磁力线圈的期望输出;求解磁力线圈的实际输出;求解动量轮的期望输出;求解动量轮的实际输出;根据磁力线圈的实际输出和动量轮的实际输出进行姿态控制。本发明的磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,控制方式简单,对航天器的导航系统、控制系统等无额外需求,可综合利用星上资源,节约工质,具有算法先进、控制精度高、姿态收敛速度快的优点。CN106557090ACN106557090A权利要求书1/2页1.一种磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S11:获取航天器的姿态信息,同时获取所述航天器所处轨道环境的磁场信息;S12:将所述姿态信息带入控制律中解算出期望的姿态控制力矩;S13:根据所述期望的姿态控制力矩反算出磁力线圈的期望输出;S14:根据所述磁力线圈的期望输出以及所述磁力线圈的输出限制得出所述磁力线圈的实际输出;S15:根据所述期望的姿态控制力矩以及所述磁力线圈的实际输出反算出动量轮的期望输出;S16:根据所述动量轮的期望输出以及所述动量轮的输出限制得出所述动量轮的实际输出;S17:根据所述磁力线圈的实际输出以及所述动量轮的实际输出对所述航天器的姿态进行联合控制。2.根据权利要求1所述的磁力线圈结合单轴动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,所述步骤S17之后还包括:S18:重复步骤S11-S17,直至所述航天器的姿态收敛期望范围。3.根据权利要求1所述的磁力线圈结合单轴动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,所述步骤S11中获取的所述航天器的姿态信息包括:姿态四元素q和姿态角速度ω,所述磁场信息包括:磁场强度Bb。4.根据权利要求3所述的磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,所述步骤S12中的控制律为PD控制律,所述期望的姿态控制力矩为:Texp=-Kpq-Kdω,其中,Kp和Kd分别为姿态四元素q和姿态角速度ω对应的系数矩阵。5.根据权利要求1所述的磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,所述步骤S13中:所述磁力线圈为三轴磁力线圈,所述磁力线圈的期望输出Mex为使目标函数达到最小时得出的,所述目标函数为:其中,Mexx、Mexy、Mexz分别为Mex的xb轴分量、yb轴分量、zb轴分量。6.根据权利要求1所述的磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,所述步骤S14中的所述磁力线圈的输出限制为输出最大值Mmax的限制,所述磁力线圈的实际输出为:式中,Mex为所述磁力线圈的期望输出,函数max(|Mex|)表示向量Mex中元素绝对值最大者。7.根据权利要求1所述的磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,所述步骤S15中:所述动量轮为单轴动量轮;当所述单轴动量轮置于xb轴时,所述动量轮的期望输出为:2CN106557090A权利要求书2/2页当所述单轴动量轮置于yb轴时,所述动量轮的期望输出为:当所述单轴动量轮置于zb轴时,所述动量轮的期望输出为:其中,Mmx、Mmy、Mmz分别为所述磁力线圈的实际输出Mm的xb轴分量、yb轴分量、zb轴分量,Texpx、Texpy、Texpz分别为所述期望的姿态控制力矩Texp的xb轴分量、yb轴分量、zb轴分量。8.根据权利要求1所述的磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法,其特征在于,所述步骤S16中的所述动量轮的输出限制为输出最大值的限制,所述动量轮的实际输出为:其中,为所述动量轮的期望输出。3CN106557090A说明书1/5页一种磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法技术领域[0001]本发明涉及航天器姿态控制技术领域,特别涉及一种磁力线圈结合动量轮的航天器姿态联合控制方法。背景技术[0002]磁控方式主要用于大卫星章、进动消除及动量轮卸载,直接采用纯磁控进行三轴稳定控制的航天器相对较少。近几年,微小型航天器发展迅速,由于微小型航天器体积小、质量轻、功耗低等约束,微小