[发明专利]一种磁测磁控速率阻尼的方法

说明书

本发明涉及一种控制速率阻尼的方法，包括下列步骤：根据当前拍与上一拍地磁场矢量的测量值B_b和B_b^—确定星体的角速率计算相平面中心O到C的矢径B_b⁺⁺；根据相平面中心O到C的矢径B_b⁺⁺和当前拍地磁场矢量的测量值B_b确定磁力矩器的期望输出磁矩；以及根据期望输出磁矩驱动磁力矩器。通过本发明，可以在星体角速率小于180/ΔT(°/s)的情况下，准确地确定磁力矩器的期望输出磁矩，从而施加精确的阻尼。

技术领域

本发明总体而言涉及航空航天技术领域，具体而言涉及一种磁测磁控速率阻尼的方法。

背景技术

在星箭分离后，卫星的初始分离角速度需进行阻尼控制；另外，卫星平台自身所引发的内源性大角速率更需要进行及时施加阻尼。高轨卫星可采用陀螺仪测量角速度，并采用推力器或动量轮施加阻尼；对于低轨道、低成本微纳卫星，磁强计和磁力矩器是重要且可靠的姿控单机，故可采用磁测磁控方案施加阻尼。

在卫星姿态翻转过程中，考虑到星体系下地磁场矢量呈球状分布，无法依据磁测数据准确判定姿态的翻转方向。默认星体角速率较小，B-dot算法可以顺利确定可有效阻尼的控制指令；但在星体角速率大于180/ΔT(°/s)的情况下(为ΔT姿态控制系统控制周期)，B-dot算法无法识别星体翻转方向，进而趋于采信较小的角速率数值，而相应的方向与星体实际翻转方向相反；采用错误的角速率数值解算所得的控制指令将无法实现速率阻尼。

事实上，现有的B-dot阻尼算法及其变种能够实现有效阻尼的最大角速率上限远小于180/ΔT(°/s)，无法应对星体角速率因初始分离、推力器故障等而过大的场景；基于磁强计多拍测量信息进行星体角速率估算，进而采用角速率反馈方式完成阻尼控制的方法可以实现较大角速率的阻尼控制，但由于估算的星体角速度矢量与真实值有较大偏差，故控制效率较低。

发明内容

本发明的任务是提供一种一种磁测磁控速率阻尼的方法，通过该方法，可以在星体角速率小于180/ΔT(°/s)的情况下，准确地确定磁力矩器的期望输出磁矩，从而施加精确的阻尼。

根据本发明，该任务通过一种控制速率阻尼的方法来解决，该方法包括下列步骤：

根据当前拍与上一拍地磁场矢量的测量值B_b和B_b^—确定星体的角速率

计算相平面中心O到C的矢径B_b⁺⁺；

根据相平面中心O到C的矢径B_b⁺⁺和当前拍地磁场矢量的测量值B_b确定磁力矩器的期望输出磁矩；以及

根据期望输出磁矩驱动磁力矩器。

在本发明的一个优选方案中规定，该方法还包括下列步骤：

根据当前拍与上一拍地磁场矢量的测量值B_b和B_b^—和相平面中心O到C的矢径B_b⁺⁺确定地磁场变化率矢量r_ΔB；

根据地磁场变化率矢量r_ΔB和当前拍地磁场矢量的测量值B_b确定磁力矩器工作结束时对应的地磁场矢量B_b^E；以及

用当前拍地磁场矢量的测量值B_b和所述地磁场矢量B_b^E分别替代当前拍与上一拍地磁场矢量的测量值B_b和B_b^—以便用于下一拍的计算。