主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统，其特征在于，包括解锁锁紧状态信号发生器、姿态指令发生器、自适应姿态控制装置、载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置、解耦控制装置。本发明专利技术可以解决主从非接触双超卫星平台两舱在入轨初始解锁以及在轨重复锁紧解锁过程中变质心、变惯量的姿态稳定控制问题，保证主从非接触双超卫星平台在轨正常工作，实现双超性能指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及双超卫星平台，具体地，涉及主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统。
技术介绍
主从非接触双超卫星平台打破传统卫星载荷与平台固连设计思路，采用“动静隔离非接触、主从解耦高精度”的全新设计方法，突破固连设计方法存在微振动“难测、难控”技术瓶颈，可从根本上解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升的重大难题，实现载荷双超指标。主从非接触双超卫星平台从发射到在轨应用，面临载荷舱与平台舱的解锁和重复锁紧解锁问题，造成卫星平台在解锁和锁紧的过程中存在质心与转动惯量的突变，这对卫星平台的姿态控制提出了更高的要求。传统卫星由于载荷与平台固连，因此不存在上述控制问题。针对主从非接触双超卫星平台对解锁、重复锁紧解锁过程，本专利技术提供了一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统。不同于传统载荷与平台固连的设计方法，主从非接触双超卫星平台通过非接触磁浮机构实现两舱的动静隔离，物理上直接消除平台舱全频段微振动对载荷舱的不利影响，从根本上解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升的瓶颈问题，满足未来高低轨高分遥感、分布式遥感、高精度编队、高性能激光通信等高性能卫星对载荷指向精度、稳定度的双超指标要求。本专利技术提出一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统，应用于主从非接触双超卫星平台中，保障双超平台在入轨初始解锁以及在轨重复锁紧解锁过程中的姿态控制稳定，满足双超性能指标。根据本专利技术提供的一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统，包括解锁锁紧状态信号发生器、姿态指令发生器、自适应姿态控制装置、载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置、解耦控制装置；载荷舱姿态主动控制装置包括载荷舱姿态控制器、载荷姿态传感器；平台舱位置从动控制装置包括相对位置控制器、相对位置传感器；平台舱姿态从动控制装置包括相对姿态控制器；自适应姿态控制装置包括自适应姿态控制器；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱解锁分离时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的解锁信号，分别向载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置发送姿态指令；载荷舱姿态控制器根据姿态指令以及载荷姿态传感器测量得到的载荷舱姿态信息，输出载荷舱姿态控制指令；相对位置控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，输出载荷舱与平台舱相对位置控制指令；解耦控制装置根据载荷舱姿态控制指令、载荷舱与平台舱相对位置控制指令，形成磁浮机构姿控力与磁浮机构位控力，其中，磁浮机构姿控力施加于载荷舱，实现对载荷舱姿态的主动控制，磁浮机构位控力施加于载荷舱与平台舱，实现对平台舱位置的从动控制；相对姿态控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，对平台舱进行姿态的从动控制；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱在轨锁紧时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的锁紧信号；自适应姿态控制器根据姿态指令以及整体姿态传感器测量得到的载荷舱与平台舱的整体的姿态信息，对载荷舱与平台舱的整体进行姿态控制。优选地，在主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱的解锁分离过程中，自适应姿态控制器根据解锁过程中主从非接触双超卫星平台质心与转动惯量的变化，自适应调整姿态控制参数，完成平台舱的姿态自适应从动控制。优选地，在主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱的在轨锁紧过程中，自适应姿态控制器根据锁紧过程中主从非接触双超卫星平台质心与转动惯量的变化，自适应调整姿态控制参数，完成载荷舱与平台舱的整体的自适应姿态控制。优选地，自适应姿态控制器能够在对接式构型或者内含式构型的惯量改变过程中，进行变惯量变质心控制或者变惯量控制。优选地，所述对接式构型，是指：主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱不共质心，载荷舱与平台舱在解锁和锁紧过程中，主从非接触双超卫星平台质心和转动惯量均发生变化。优选地，所述内含式构型，是指：主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱共质心，载荷舱与平台舱在解锁和锁紧过程中，主从非接触双超卫星平台质心基本不变化，转动惯量发生变化。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术可以应用于主从非接触双超卫星平台在两舱解锁和锁紧过程的卫星姿态控制，使双超卫星平台的载荷舱和平台舱在两舱解锁和锁紧过程中姿态控制稳定，不发生卫星姿态失控，是主从非接触双超卫星平台实现高精度控制的关键控制技术。主从非接触双超卫星平台可实现载荷指向精度、稳定度分别高达10-4度、10-6度/秒的双超控制，可应用于高低轨高分遥感、分布式遥感、高精度编队、高性能激光通信、空间攻防与深空探测等领域。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。主从非接触双超卫星平台主要由载荷舱和平台舱组成，载荷舱上安装有光纤陀螺、有效载荷、星敏感器、磁浮机构定子等安静部件，平台舱上安装有太阳帆板及其驱动机构、飞轮、推力器、贮箱、天线、磁浮机构动子等活动部件。载荷舱和平台舱这两舱间通过非接触磁浮机构实现动静隔离。根据本专利技术提供的一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统，包括解锁锁紧状态信号发生器、姿态指令发生器、自适应姿态控制装置、载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置、解耦控制装置；载荷舱姿态主动控制装置包括载荷舱姿态控制器、载荷姿态传感器；平台舱位置从动控制装置包括相对位置控制器、相对位置传感器；平台舱姿态从动控制装置包括相对姿态控制器；自适应姿态控制装置包括自适应姿态控制器；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱解锁分离时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的解锁信号，分别向载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置发送姿态指令；载荷舱姿态控制器根据姿态指令以及载荷姿态传感器测量得到的载荷舱姿态信息，输出载荷舱姿态控制指令；相对位置控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，输出载荷舱与平台舱相对位置控制指令；解耦控制装置根据载荷舱姿态控制指令、载荷舱与平台舱相对位置控制指令，形成磁浮机构姿控力与磁浮机构位控力，其中，磁浮机构姿控力施加于载荷舱，实现对载荷舱姿态的主动控制，磁浮机构位控力施加于载荷舱与平台舱，实现对平台舱位置的从动控制；相对姿态控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，对平台舱进行姿态的从动控制；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱在轨锁紧时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的锁紧信号；自适应姿态控制器根据姿态指令以及整体姿态传感器测量得到的载荷舱与平台舱的整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统，其特征在于，包括解锁锁紧状态信号发生器、姿态指令发生器、自适应姿态控制装置、载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置、解耦控制装置；载荷舱姿态主动控制装置包括载荷舱姿态控制器、载荷姿态传感器；平台舱位置从动控制装置包括相对位置控制器、相对位置传感器；平台舱姿态从动控制装置包括相对姿态控制器；自适应姿态控制装置包括自适应姿态控制器；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱解锁分离时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的解锁信号，分别向载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置发送姿态指令；载荷舱姿态控制器根据姿态指令以及载荷姿态传感器测量得到的载荷舱姿态信息，输出载荷舱姿态控制指令；相对位置控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，输出载荷舱与平台舱相对位置控制指令；解耦控制装置根据载荷舱姿态控制指令、载荷舱与平台舱相对位置控制指令，形成磁浮机构姿控力与磁浮机构位控力，其中，磁浮机构姿控力施加于载荷舱，实现对载荷舱姿态的主动控制，磁浮机构位控力施加于载荷舱与平台舱，实现对平台舱位置的从动控制；相对姿态控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，对平台舱进行姿态的从动控制；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱在轨锁紧时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的锁紧信号；自适应姿态控制器根据姿态指令以及整体姿态传感器测量得到的载荷舱与平台舱的整体的姿态信息，对载荷舱与平台舱的整体进行姿态控制。...

【技术特征摘要】
1.一种主从非接触双超卫星平台变质心变惯量姿态控制系统，其特征在于，包括解锁锁紧状态信号发生器、姿态指令发生器、自适应姿态控制装置、载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置、解耦控制装置；载荷舱姿态主动控制装置包括载荷舱姿态控制器、载荷姿态传感器；平台舱位置从动控制装置包括相对位置控制器、相对位置传感器；平台舱姿态从动控制装置包括相对姿态控制器；自适应姿态控制装置包括自适应姿态控制器；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱解锁分离时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的解锁信号，分别向载荷舱姿态主动控制装置、平台舱姿态从动控制装置、平台舱位置从动控制装置发送姿态指令；载荷舱姿态控制器根据姿态指令以及载荷姿态传感器测量得到的载荷舱姿态信息，输出载荷舱姿态控制指令；相对位置控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，输出载荷舱与平台舱相对位置控制指令；解耦控制装置根据载荷舱姿态控制指令、载荷舱与平台舱相对位置控制指令，形成磁浮机构姿控力与磁浮机构位控力，其中，磁浮机构姿控力施加于载荷舱，实现对载荷舱姿态的主动控制，磁浮机构位控力施加于载荷舱与平台舱，实现对平台舱位置的从动控制；相对姿态控制器根据姿态指令以及相对位置传感器测量得到的载荷舱与平台舱相对位置信息，对平台舱进行姿态的从动控制；当主从非接触双超卫星平台的载荷舱与平台舱在轨锁紧时，姿态指令发生器根据接收自解锁锁紧状态信号发生器的锁紧信号；自适应姿态控制器根据姿态指令以...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖鹤，唐忠兴，孔祥龙，周必磊，许域菲，童庆为，张伟，赵艳彬，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31