[发明专利]一种东四平台小推力姿轨耦合控制下的姿态补偿方法

说明书

本发明公开的一种东四平台小推力姿轨耦合控制下的姿态补偿方法，包括计算卫星各个推力器的推力大小；各个推力器推力在卫星本体坐标系的分量；轨道控制期间姿控推力器工作时间长度；卫星变轨期间轨控/姿控推力器平均推力、综合推力；综合推力至轨控推力器平均推力的法向矢量和夹角；综合推力方向至轨控推力方向的转换矩阵；计算姿轨耦合下的姿态修正补偿量。本发明通过在小推力轨道控制过程中计算姿轨耦合的实际影响，修正补偿东四平台变轨控制姿态，将变轨姿态调整为轨控推力和姿态控制的合力方向，可提高东四平台卫星在利用小推力转移轨道控制过程中的燃料利用率和轨道控制精度，有效节省卫星燃料消耗，对航天器在轨运行有一定的经济效益。

技术领域

本发明属于航天器测量与控制技术领域，具体涉及一种东四平台小推力姿轨耦合控制下的姿态补偿方法。

背景技术

东方红四号是大型通信卫星公用平台，该平台卫星发射总质量可达5400kg，设计寿命15年，具备大容量、长寿命的特点。平台由推进舱、服务舱和太阳翼构成，承载有效载荷可达600kg。卫星推进剂充填量大约为3100kg，分别装填在氧化剂和燃烧剂贮箱内，每个贮箱容积约为1500L。

东四平台卫星在转移轨道控制过程中消耗燃料约为1800kg～1900kg，随着燃料的消耗，卫星质心和转动惯量等质量特性参数变化很大，导致轨控推力器轴线方向不能始终通过卫星质心，轨道控制过程中存在一定干扰力矩，为保持姿态稳定，姿态推力器将参与工作。尤其是在利用10N小推力器进行轨道控制过程中，姿控推力器推力大小与轨控推力器推力大小相当，因此在利用小推力器进行轨道控制过程中姿控推力器频繁工作，姿轨耦合严重，导致轨控与姿控的综合推力方向与轨道控制所需方向不一致，轨道控制效果差，浪费卫星燃料，影响卫星寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种东四平台小推力姿轨耦合控制下的姿态补偿方法，可提高东四平台卫星在利用小推力转移轨道控制过程中的燃料利用率和轨道控制精度。

本发明所采用的技术方案是：一种东四平台小推力姿轨耦合控制下的姿态补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、计算卫星各个推力器的推力大小；

步骤2、计算各个推力器推力在卫星本体坐标系的分量；

步骤3、计算轨道控制期间姿控推力器工作时间长度；

步骤4、计算卫星变轨期间轨控推力器平均推力、姿控推力器平均推力、姿轨耦合控制下的综合推力；

步骤5、计算姿轨耦合控制下的综合推力至变轨期间轨控推力器平均推力的法向矢量和夹角；

步骤6、计算姿轨耦合控制下的综合推力方向至轨控推力方向的转换矩阵；

步骤7、计算312转序姿轨耦合下的姿态修正补偿量。

本发明的特点还在于，

步骤1中卫星各个推力器的推力大小F_i计算公式为：