双自由度太阳帆板控制方法及其控制系统技术方案

本申请涉及卫星研究技术领域，尤其涉及一种双自由度太阳帆板控制方法及其控制系统。该双自由度太阳帆板控制方法采用将偏航机动和单自由度的SADA结合的方式对卫星及太阳帆板进行驱动，所需器件少，准确性高，且摆动式单自由度的SADA的结构简单，可靠度高，采用角速度控制方法，控制力矩输出不频繁，便能保持其均速转动，在节能的同时也提高了控制的稳定性和可靠度。本申请的方法还利用了日照区与阴影区的变化特点，设计太阳帆板只需在日照区匀速转动，而在阴影区停止对日运动，回到初始太阳帆板姿态，等待日照区到来，该方法更高效、更节能、控制精度及准确性更高。该控制系统所需器件少，可靠度高，实现难度低，准确性高。

Control method and control system of solar sailboard with two degrees of freedom

【技术实现步骤摘要】
双自由度太阳帆板控制方法及其控制系统
本申请涉及卫星研究
，尤其涉及一种双自由度太阳帆板控制方法及其控制系统。
技术介绍
为了充分利用太阳能电池产生的电能，卫星上伸出一翼或两翼船帆似的板，板上布满了太阳能电池，这种船帆似的板被称为太阳能电池阵，即太阳帆板。为使太阳能电池达到尽可能高的利用率，卫星还安置了卫星太阳帆板驱动机构(简称SADA)，其主要使命是带动太阳能电池阵转动并使其法线与太阳光射束重合，以获取尽可能多的太阳能，从而为卫星提供尽可能多的电能。目前，对卫星的姿态控制精度要求愈来愈高，利用单自由度伺服机构控制太阳帆板对准太阳的方法已越来越不能满足用户对高精度的要求，故双自由度太阳帆板的控制方法应运而生。其中，一种常用的双自由度太阳帆板控制方法是采用太阳敏感器测量、双轴SADA驱动太阳电池阵。这种方法需要测量两个角：1)太阳矢量在太阳帆板坐标系XOY面上的投影与其X轴间的夹角，即λ角，可采用两个狭缝式太阳敏感器，分别安装在卫星的+X面和-X面上，狭缝与太阳帆板坐标系的Z轴平行；2)太阳矢量与太阳帆板坐标系Z轴间的夹角，即α角，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，测出当地时间即为初始时刻，和卫星轨道参数，包括轨道倾角ζ和初始时刻轨道升交点赤经η

【技术特征摘要】
1.一种双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，测出当地时间即为初始时刻，和卫星轨道参数，包括轨道倾角ζ和初始时刻轨道升交点赤经η0；
S2，根据所述初始时刻计算出距离春分点的时间t，并将所述轨道倾角ζ和所述初始时刻轨道升交点赤经η0代入计算公式(1)中得出太阳矢量与轨道坐标系Y轴的夹角β，



其中，xo＝sinζcos(η0+ωut)，
yo＝cosζ，
zo＝sinζsin(η0+ωut)，
sxo＝cos(ωit)，
syo＝sin(wit)sin23.5°，
szo＝sin(ωit)cos23.5°，
其中，ζ为轨道倾角，η0为初始时刻轨道升交点赤经，ωu为轨道西退角速度，t为距离春分点的时间，23.5°为黄赤交角，ωi为地球公转角速度；
S3，SADA安装在卫星Y面上，即：使所述SADA的转动轴与轨道坐标系Y轴平行，零位设置为太阳帆板电池阵的法向指向卫星坐标系X轴，安装于卫星上的偏航机构控制卫星绕其偏航轴即卫星坐标系Z轴旋转90°-β，所述SADA停在所述零位，使太阳帆板电池阵处于针对太阳的姿态，即为初始太阳帆板姿态；
S4，通过所述卫星轨道参数和所述初始时刻确定卫星进入日照区起点的时刻及其位置，和卫星退出日照区止点的时刻及其位置；
S5，当所述卫星到达其进入日照区起点的时刻的位置时，开始控制所述卫星从所述初始太阳帆板姿态发生变化，所述变化为控制所述卫星绕其偏航轴匀速转动，其转动角速度为4β/T，T为轨道周期，同时驱动所述SADA绕卫星轨道坐标系Y轴匀速转动，其转动角速度为轨道角速度ω0，直到所述卫星到达其退出日照区止点时刻的位置时，停止所述变化动作；
S6，当所述卫星到达其退出日照区止点的时刻的位置时，调整所述太阳帆板至所述初始太阳帆板姿态，直至所述卫星到达其进入日照区起点的时刻的位置时，重复所述步骤S5。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱莲枝，
申请(专利权)人：北京国电高科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11