[发明专利]一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法

权利要求书

1.一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，其特征在于：使用三台沿本体坐标系正装的磁力矩器卸载卫星在本体坐标系下三个方向的合成角动量，该方法包括如下步骤：

(1)根据卫星在轨道上的位置，计算卫星所处空间环境的磁场B_b；

(2)计算卫星的合成角动量ΔH_b；

初始t₀时刻卫星的合成角动量ΔH_b0＝0；

t₁时刻卫星的合成角动量

t₂时刻卫星的合成角动量

…

t_i时刻卫星的合成角动量

t_i+1时刻卫星的合成角动量

(3)计算当前时刻步骤(1)得到的卫星所处空间环境的磁场B_b的方向与步骤(2)得到的当前时刻卫星的合成角动量ΔH_b的夹角ε的余弦值cosε的绝对值|cosε|；

(4)计算当前时刻卫星的合成角动量ΔH_b的范数||ΔH_b||；

(5)根据步骤(3)得到的余弦值cosε的绝对值|cosε|和步骤(4)得到的范数||ΔH_b||判断当前时刻卫星的合成角动量是否需要进行卸载，如果需要进行卸载则进入步骤(6)，如果不需要进行卸载则输出给磁力矩器的卸载电压为零；

(6)根据步骤(5)的判断结果，当判断结果为进行卸载时，则卫星本体坐标系下x方向的卸载电压V_m1^*为：

卫星本体坐标系下y方向的卸载电压V_m2^*为：

卫星本体坐标系下z方向的卸载电压V_m3^*为：

其中，

k_PMU为磁卸载系数，为一设定值；

M_mlf为磁力矩器的最大磁矩；

V_mmlf为电压的限幅值，为一设定值；

ΔH_bx、ΔH_by、ΔH_bz为卫星的合成角动量ΔH_b在卫星本体坐标系下的三个分量；

B_bx、B_by、B_bz为卫星所处空间环境的磁场B_b在卫星本体坐标系下的三个分量；

(7)对步骤(6)得到的卸载电压进行滤波，输出电压给磁力矩器，使磁力矩器对卫星在本体坐标系下三个方向的合成角动量进行卸载；滤波公式如下：

其中k_vm为滤波系数，为上一时刻输出的滤波后的电压；

步骤(5)中，初始时刻时不对卫星的合成角动量进行卸载；

第一种情况，当当前时刻|cosε|a时且当前时刻||ΔH_b||＞b时对卫星的合成角动量进行卸载；

第二种情况，当当前时刻|cosε|＞c时或当前时刻||ΔH_b||d时不对卫星的合成角动量卸载；

a、b、c、d均为设定阈值，且ac，bd；

第三种情况，当当前时刻|cosε|a时且当前时刻d≤||ΔH_b||≤b时，根据当前时刻的前一时刻的卸载情况进行卸载或不卸载；

第四种情况，当当前时刻||ΔH_b||＞b时且当前时刻a≤|cosε|≤c时，根据当前时刻的前一时刻的卸载情况进行卸载或不卸载；

第五种情况，当当前时刻a≤|cosε|≤c时且当前时刻d≤||ΔH_b||≤b时，根据当前时刻的前一时刻的卸载情况进行卸载或不卸载；

步骤(1)中，B_b＝[B_bx B_by B_bz]^T，其中B_bx，B_by，B_bz为磁场强度在卫星本体坐标系的三轴分量；

步骤(2)中，Js为卫星的转动惯量，ω_OI为卫星轨道坐标系相对于惯性坐标系的角速度；

ω_t1为t₁时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，C_BO1为t₁时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，为t₁时刻卫星动量轮组合的合成角动量；

ω_t2为t₂时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，C_BO2为t₂时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，为t₂时刻卫星动量轮组合的合成角动量；

ω_ti为t_i时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，C_BOi为t_i时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，为t_i时刻卫星动量轮组合的合成角动量；

ω_ti+1为t_i+1时刻卫星相对于惯性坐标系的角速度，C_BOi+1为t_i+1时刻卫星从轨道坐标系到本体坐标系的转换矩阵，为t_i+1时刻卫星动量轮组合的合成角动量。

2.根据权利要求1所述的一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，其特征在于：步骤(7)中，k_vm为一设定值。