[发明专利]一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法

权利要求书

1.一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法，其特征在于包括：

(1)自主故障检测：首先，在自主变轨方法的恒星捕获阶段和恒星定向阶段，设定卫星姿态超限以及喷气量为故障判断条件；在自主变轨方法的惯性调姿阶段，设定卫星惯性调姿时间为故障判断条件；在自主变轨方法的轨控定向阶段，选取姿态超限为故障判断条件；然后，在变轨过程中引入故障判断条件，在恒星捕获阶段和恒星定向阶段，对卫星姿态以及喷气量进行检测，判断卫星是否姿态超限或是喷气量过多；在惯性调姿阶段，对卫星进行惯性调姿的时间进行检测，判断调姿的时间是否超过预计的调姿时间；在轨控定向阶段，对卫星的姿态进行检测，判断卫星点火姿态是否超过限定的范围；如果在任一阶段检测到出故障，便设置轨控故障标志，转入自主恢复控制阶段，如果在整个故障检测过程中，均未出现满足故障判断条件的情况时，轨控发动机正常关机，轨控过程结束。

(2)自主恢复控制：当卫星自主检测出故障，进入恢复控制时，星上自主控制卫星进入速率阻尼阶段，在速率阻尼阶段下，根据星敏感器的工作状态设置卫星姿态估计的初始值，同时利用陀螺与星敏感器组合定姿方法修正卫星估计姿态；待卫星的姿态角速度阻尼成功后，自主转入恒星捕获阶段，在恒星捕获阶段，重新设置轨控流程，即设定后续变轨过程中各阶段的开始时间，根据重新设定的时间，卫星自主转入相应的工作阶段，恢复轨控。

2.根据权利要求1所述的一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法，其特征在于所述的自主变轨方法是指：

(1)恒星捕获：在卫星建立轨控点火姿态之前，预估卫星的惯性姿态，进行卫星姿态控制，利用星敏感器信息标定陀螺漂移，利用加速度计的遥测数据标定加速度计零位偏差；

(2)惯性调姿：当设置的程序时间到时，恒星捕获阶段自动转入惯性调姿阶段，用于建立卫星轨控点火姿态，实现卫星姿态机动，利用陀螺的测量数据以及恒星捕获过程中标定的陀螺漂移预估卫星惯性姿态，利用喷气控制进行卫星姿态控制；

(3)恒星定向：当设置的程序时间到时，惯性调姿阶段自动转入恒星定向阶段，对卫星建立轨控点火姿态之后进行稳态控制，利用星敏感器对卫星姿态进行滤波修正；

(4)轨控定向：当设置的程序时间到时，恒星定向阶段自动转入轨控定向阶段，进行轨控发动机开、关机控制，确定卫星的点火姿态，并进行点火期间的姿态稳定控制。

3.根据权利要求2所述的一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法，其特征在于：步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中所述的设置的程序时间是指首先确定轨控发动机的开机时间，即卫星轨道控制的点火时间，从此时间开始往前推算变轨准备阶段各阶段的开始时间；根据恒星定向阶段姿态滤波修正算法的姿态修正能力，可以确定恒星定向的开始时间，恒星定向阶段的时间要保证修正算法将卫星在惯性调姿过程中由于陀螺漂移引起的姿态偏差修正到变轨要求的范围内；从恒星定向的开始时间，根据卫星惯性调姿的能力以及需要调姿的范围，倒推设置惯性调姿的开始时刻；在恒星捕获阶段，需要标定陀螺漂移和加速度计的零位偏差，至少需要1小时，根据此时间需求，即可从惯性调姿时刻开始前推恒星捕获的开始时间。

4.根据权利要求2所述的一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中进行卫星姿态控制采用相平面喷气和动量轮联合控制的方法。

5.根据权利要求2所述的一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中点火期间的姿态稳定控制采用基于脉宽调制PWM的比例积分微分控制器P I D和滤波校正的喷气控制方法。

6.根据权利要求2所述的一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中轨控发动机开机采取预先注入开机时间的自主程控点火，轨控发动机关机采用速度增量和时间双保险关机的控制方法，轨控速度增量和时间双保险关机控制方法是指，在轨控发动机关机的标称时刻前后设置一个时间区间，在此时间区间之前禁止轨控发动机关机，在此时间区间之后强制轨控发动机关机，在此时间区间之内，则采用加速度计测量的速度增量进行轨控发动机的关机控制。

7.根据权利要求1或2所述的一种变轨期间自主故障检测恢复控制的方法，其特征在于：所述的恒星捕获在正常情况下由地面控制进入，在变轨阶段出现故障时可以由速率阻尼模式自主进入。