[发明专利]一种多分支、多路推力器交叉组合喷气分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多分支、多路推力器交叉组合喷气分配方法，属于卫星姿态控制部件中推力器的应用领域。

背景技术

推力器是卫星姿态机动和轨道机动所必需的执行机构，分为多种。根据推力不同，分为1N、10N、490N以及更大推力的推力器；根据喷气原理不同，分为单组元和双组元。

星上为正常进行控制，一般情况安装6个推力器分别负责卫星三轴的姿态控制，同时兼顾轨控的推力输出。软件对推力器的分配和计算简单。随着卫星可靠性的提升以及控制精度的提高，目前星上一般需要安装14个10N推力器组件，为姿态和轨道控制提供力矩和推力。推力器采用斜装的布局，分为A和B两个分支(即主份和备份)，每个分支7个推力器，两个分支相应序号的推力器互为备份，滚动控制时推力器的使用与其它两轴相互独立，俯仰或偏航方向的控制力矩需要由一对推力器同时喷气产生，位置保持需要的推力也需要一对推力器同时喷气产生。另外在远地点点火时的燃料沉底也需要特定的推力器组合。除此之外，A和B两分支内部以及分支之间，还可以根据故障情况，进行相互重组和替换。因此，当前推力器组合分配逻辑可谓异常复杂。依靠原有根据三轴控制器输出以及各个推力器分支进行判断的方法实现起来，一方面分支情况过多，判断过于困难，需要上百次的判断，会耗费大量机时；另一方面逻辑实现代码量大，占用过多存储空间，这对于空间资源紧张的星上计算机而言，也是不允许的。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种多分支、多路推力器交叉组合喷气分配方法，实现了星上控制器计算到推力器输出分配的逻辑，取消了所有推力器分支组合输出的判断条件，大大简化了推力器组合逻辑的处理流程，最大程度满足卫星对推力器组合逻辑的功能要求。

本发明的技术解决方案：

一种多分支、多路推力器交叉组合喷气分配方法，步骤如下：

(1)根据卫星上推力器的安装位置，确定卫星三轴各自的推力器之间是否存在耦合，若一个轴的推力器不存在耦合，则建立该轴对应的推力器工作表；若该轴推力器与另外一轴之间存在耦合，则根据该两个轴推力器的耦合关系，建立对应的推力器耦合工作表；所述卫星三轴包括滚动轴、俯仰轴和偏航轴；

(2)根据卫星三轴控制器的输出，通过伪速率调制的方法确定卫星三轴各自的喷气量；

(3)判断推力器的安装位置对于卫星三轴是否存在耦合，若不存在耦合，则进入步骤(4)；否则进入步骤(5)；

当推力器产生的推力和力矩仅作用于卫星三轴中的一轴时，该推力器不存在耦合，反之该推力器存在耦合；

(4)根据步骤(1)中的推力器工作表，将步骤(2)中确定的三轴各自的喷气量直接分配给该轴对应的推力器；

(5)根据步骤(1)中的推力器耦合工作表，将步骤(2)中确定的三轴各自喷气量通过推力器解耦的方法分配给该轴对应的多个推力器。

所述步骤(1)中推力器工作表为：

所述推力器的工作方式分为沉底方式、南北位保方式、东西位保方式和正常方式；沉底方式分为主份沉底和备份沉底两种方式，南北位保方式分为向南位保和向北位保两种方式，东西位保方式分为向东位保和向西位保；上周期的喷气状态分为无喷气、正喷气和负喷气，正喷气是指推力器对于卫星的一轴产生正向的推力或力矩，负喷气是指推力器对于卫星的一轴产生负向的推力或力矩；分支及对应推力器选择分为A分支、B分支和双分支，A分支为星上主份推力器工作的状态，B分支为星上备份推力器工作的状态，双分支为主份推力器和备份推力器同时工作的状态。

所述步骤(1)中推力器耦合工作表为：

所述步骤(5)中对三轴各自喷气量通过推力器解耦的方法分配给该轴对应的多个推力器具体通过如下步骤进行：

(4.1)根据所述推力器工作表，提取沉底方式、南北位保方式、东西位保方式和正常方式各自的推力器组合逻辑表；

所述轴1和轴2是指耦合推力器同时作用的两个轴，轴1所在列中为轴1上周期对应的喷气状态，轴2所在列中为轴2上周期对应的喷气状态，分支及对应推力器选择分为A分支、B分支和双分支，A分支为星上主份推力器工作的状态，B分支为星上备份推力器工作的状态，双分支为主份推力器和备份推力器同时工作的状态；

(4.2)根据步骤(4.1)中的推力器组合逻辑表，对每个耦合的推力器建立卡诺图进行解耦，得到每个耦合的推力器的喷气量。

所述对每个耦合的推力器建立卡诺图进行解耦具体为：