一种基于几何分析的空间飞行器单轴指向纯磁控算法制造技术

本发明专利技术提出了一种基于几何分析的空间飞行器单轴指向纯磁控算法，通过纯磁控算法（即仅通过磁力矩器输出磁矩与地磁场相互作用产生控制力矩）来实现空间飞行器单轴指向控制。该算法采用空间几何方法获取最优控制磁矩方向，进而设计了PD控制器，克服了传统磁控方法效率低，甚至不可控的问题。该方法且简单易行，可应用于空间飞行器姿态控制领域，实现诸如太阳帆板对日指向，天线对地指向等指向控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天器
，具体涉及一种空间飞行器单轴指向纯磁控算法。
技术介绍
空间飞行器在特定工作模式下常常需要将本体系上的某个轴指向空间特定位置，例如令太阳帆板负法线轴指向太阳矢量方向，令通信天线指向地球球心等，这就需要进行单轴指向控制。单轴指向控制所需解决的问题如附图1所示。图中为飞行器本体系下某个轴向上的单位向量(简称本体轴)，单位向量指向惯性空间下的某个目标方位(简称目标轴)，两者夹角为β，需要通过磁力矩器产生磁矩和地磁场相互作用产生控制力矩来控制飞行器转动，最终令本体轴与目标轴重合。在最理想情况下(不考虑转动惯量分布与当前各轴向上的角速度)，期望控制力矩的最优方向为沿着方向，即垂直于平面AOB满足右手定则的方向(该方向简称最优转轴)。此时如果采用单轴PD控制率，则的大小可以按下式计算： T = K p β - K d β · - - - ( 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于几何分析的空间飞行器单轴指向纯磁控算法，其特征在于，所述算法包括如下步骤：①获取以下数据：目标方位向量本体轴向量和地磁场矢量在本体系下的坐标，以及飞行器惯量矩阵I；②获取地磁场法平面内的一对非平行向量X和Y；③通过所述飞行器惯量矩阵I仿射变换计算角加速度平面的单位法向量Z’：X'＝I‑1XY'＝I‑1YZ′=X′×Y′||X′×Y′||]]>其中，X’与Y’为X和Y仿射变换后的向量，近似位于磁力矩所产生的角加速度所在平面内；④由下式获得最优控制转轴其中NORM为向量归一化算子；⑤调整控制系数并计算磁控力...

【技术特征摘要】
1.一种基于几何分析的空间飞行器单轴指向纯磁控算法，其特征在于，所述算法包括如下步骤：①获取以下数据：目标方位向量本体轴向量和地磁场矢量在本体系下的坐标，以及飞行器惯量矩阵I；②获取地磁场法平面内的一对非平行向量X和Y；③通过所述飞行器惯量矩阵I仿射变换计算角加速度平面的单位法向量Z’：X'＝I-1XY'＝I-1Y Z ′ = X ′ × Y ′ | | X ′ × Y ′ | | ]]>其中，X’与Y’为X和Y仿射变换后的向量，近似位于磁力矩所产生的角加速度所在平面内；④由下式获得最优控制转轴其中NORM为向量归一化算子；⑤调整控制系数并计算磁控力矩T，此时T必定位于磁场法平面内，计算计算磁控力矩T具体为：计算转动角加速度大小和方向，其中，Kp为控制系数；β为本体轴与目标轴的夹角；sign为获取正负号算子，即向量与点乘为正取正1，反之取负1，两者垂直时可取0，最优转轴垂直于和Km为控制系数，其作用是对方向的角速度进行控制；求取阻尼角加速度： ω · d = K d [ ω - ( ω ...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇义民，郭碧波，薛力军，魏世龙，季艳波，袁勤，张迎春，
申请(专利权)人：深圳航天东方红海特卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44