[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

摘要

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。

主权项

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Bb；(2)计算卫星的合成角动量ΔHb；初始t₀时刻卫星的合成角动量ΔHb₀＝0；t₁时刻卫星的合成角动量ΔHb₁＝Js·(ω_t1–C_BO1·ω_OI)+ΔH_Σmw1；t₂时刻卫星的合成角动量ΔHb₂＝Js·(ω_t2–C_BO2·ω_OI)+ΔH_Σmw2；…t_i时刻卫星的合成角动量ΔHb_i＝Js·(ω_ti–C_BOi·ω_OI)+ΔH_Σmwi；t_i+1时刻卫星的合成角动量ΔHb_i+1＝Js·(ω_ti+1–C_Boi+1·ω_OI)+ΔH_Σmwi+1；(3)计算当前时刻步骤(1)得到的卫星所处空间环境的磁场Bb的方向与步骤(2)得到的当前时刻卫星的合成角动量ΔHb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ΔHb的范数||ΔHb||；(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||ΔHb||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ΔHb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Bb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。