[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

说明书

本发明涉及一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，属于卫星姿态控制技术领域。该方法针对磁卸载在地磁场方向刚满足卸载条件的轨道弧段附近磁控电压的频繁切换的问题，针对角动量误差以及地磁场矢量与角动量误差矢量夹角引入双滞环卸载策略，最后对卸载电压进行滤波平滑后输出，有效降低磁控力矩对卫星姿态稳定度的影响，实现了卫星的高稳定度姿态控制。相比传统磁卸载方法，采用本发明的方法可降低磁控力矩引起的卫星姿态角和角速度的波动，有效克服磁卸载对卫星的姿态稳定度产生的恶劣影响。

技术领域

本发明涉及一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，属于卫星姿态控制技术领域。

背景技术

卫星在轨飞行过程中，会受到各种环境干扰的影响，使卫星姿态角和姿态角速度出现偏差。为了保持卫星三轴姿态的稳定，当代卫星一般采用动量轮等角动量交换装置，将外界环境对卫星姿态的干扰转化为角动量存储在动量轮中，当角动量达到一定程度时，将启动磁力矩器产生磁卸载力矩对动量轮进行角动量卸载，这就是所谓的角动量的“磁卸载”。传统磁卸载一般根据卫星的角动量积累情况进行磁控电压计算，但是在刚满足卸载条件时，会出现磁控电压频繁切换的情况，此时磁控力矩会引起卫星姿态角和角速度的波动，对卫星的高稳定度控制产生恶劣影响。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，该方法进一步降低磁控力矩对卫星姿态稳定度的影响，实现了卫星的高稳定度姿态控制。

本发明的技术解决方案是：

一种利用磁力矩器卸载卫星合成角动量的双滞环方法，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；

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；

(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

其中，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；