[发明专利]基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法

权利要求书

1.一种基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法，其特征在于，包括：

针对按特定规律运动的运动部件的干扰影响，采用运动部件的广播的运动角度和角速度信息，替代运动部件的换向时刻信息，作为补偿力矩的计算依据；

利用前馈以及卫星姿态控制PID计算获得叠加的力矩作为星载反作用轮的控制输入，利用卫星的姿态控制反作用轮进行摆镜的前馈补偿和姿态控制，以替代单独的平衡补偿轮或补偿轮轮组；

设计的角度参数、角速度参数和补偿力矩参数通过地面指令修改，以增加控制系统的灵活性，且当评估星载软件各项时延后，修改角度参数、角速度参数和补偿力矩参数以提高卫星平台的控制稳定度。

2.如权利要求1所述的基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法，其特征在于，还包括：

前馈补偿力矩模块根据星上运动部件的运动规律和干扰特性，设置前馈补偿力矩，计算提前补偿时间；

阈值补偿角动量模块实时读取星上运动部件的角度和角速度信息，在换向过程结束时刻往前提前dt+2T₁时，对卫星施加所述前馈补偿力矩并持续至第一阈值时间，以使卫星获得阈值补偿角动量；

dt为提前补偿的时间，T₁为第二阈值时间，所述阈值补偿角动量与所述星上运动部件换向过程中产生的干扰角动量大小相等。

3.如权利要求2所述的基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法，其特征在于，

星上运动部件的运动规律包括运动部件运动周期内的角速度变化过程，在每个T₁时间区间内运动部件进行半正弦加速或减速到某一角速度ω₀或-ω₀，运动部件的换向时间为2×T₁；

在前半个周期的T₂时间区间内，运动部件按照角速度ω₀进行运动，在后半个周期的T₂时间区间内，运动部件按照角速度-ω₀进行运动。

4.如权利要求3所述的基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法，其特征在于，

运动部件工作前馈补偿设计包括：引入运动部件角度信息的干扰抑制控制，通过实时读取运动部件的角度和角速度信息，选取运动部件角度和角速度，在运动部件即将到达运动边界，也即换向过程结束时刻，提前实施固定大小的前馈补偿力矩，并持续一定时间，使得产生的补偿角动量与运动部件换向产生的干扰角动量大小相当，两者在大部分时间内相互抵消，从而减小运动部件换向对卫星稳定性的影响。

5.如权利要求4所述的基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法，其特征在于，

当提前补偿的时间dt和补偿力矩大小M_compensate确定后，根据运动部件的运动角度曲线选取α₁和α₂，根据运动角速度曲线选取ω₁和ω₂；

考虑到运动部件的控制效果存在控制误差，ω₁不等于-ω₀，ω₁-ω₀，ω₂不等于ω₀，ω₂ω₀；

在ω₁和ω₂给定的情况下，分别在其相应的时刻向前取dt+2T₁的时刻对应的运动部件旋转角度α₁和α₂。

6.如权利要求5所述的基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法，其特征在于，

当运动部件的测量采集及处理到姿控进程计算补偿力矩的时延确定后，在换向结束时刻对应的角速度作为ω₁和ω₂，再重新确定α₁和α₂。

7.如权利要求6所述的基于运动部件信息的角动量前馈补偿控制方法，其特征在于，

卫星姿态控制系统控制周期不高于T₁的一半，卫星姿态控制器的设计根据控制系统的带宽与帆板振动频率、运动部件干扰频率的关系，优化控制器带宽设计以及增加结构滤波器，以避免激发卫星与帆板、卫星与运动部件的共振影响。