一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法技术

本发明专利技术公开了一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，其特征在于，该方法通过控制卫星上设置的推力器组合来控制卫星的卫星姿态，推力器组合包括若干推力器，该方法包括：获取卫星的控制信息，其中，控制信息由测量敏感器实时获取；根据控制信息计算得到若干时间脉冲指令，其中，若干时间脉冲指令用于分别控制若干推力器，以使卫星满足任务指标要求；将时间脉冲指令发送至对应的推力器；判断卫星的姿态幅值是否超过任务指标要求和/或测量敏感器的采样周期是否超过卫星计算机的采样周期，若是，将当前节拍的时间脉冲指令扩大设定倍数并将扩大设定倍数的时间脉冲指令发送至对应的推力器。送至对应的推力器。送至对应的推力器。

【技术实现步骤摘要】
一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法


[0001]本专利技术涉及卫星姿态控制
，具体涉及一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法。

技术介绍

[0002]随着航天业的飞速发展，卫星领域技术日渐完善成熟，为了适应载荷在轨各种任务，对姿态控制指标要求越来越严格。为了节省成本，很多卫星姿轨控平台配置的单机，性能指标均不高，为了满足载荷任务要求，对设计的算法精益求精，弥补配置单机性能的不足。
[0003]在卫星质量特性和推力器死区确定的情况下，姿态的控制精度由控制器的带宽决定，带宽越大控制精度越高，同时敏感器测量单机的噪声也同样会进入控制器带宽，会被系统放大，影响系统稳定性，因此在推力器控制下，如果干扰力矩较小，推力器大部分时间都工作在死区附近，想要进一步提高姿态控制精度，必须设计出新的控制方法，解决推力器死区对控制精度的制约影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，能使有效载荷不降指标工作，满足卫星使用推力器进行工作的高精度需求，同时扩展了死区较大推力器的使用用途。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，该方法通过控制卫星上设置的推力器组合来控制所述卫星的卫星姿态，所述推力器组合包括若干推力器，该方法包括：
[0007]S1、获取所述卫星的控制信息，其中，所述控制信息由测量敏感器实时获取；
[0008]S2、根据所述控制信息计算得到若干时间脉冲指令，其中，所述若干时间脉冲指令用于分别控制所述若干推力器，以使所述卫星满足任务指标要求；
[0009]S3、将所述时间脉冲指令发送至对应的所述推力器；
[0010]S4、判断所述卫星的姿态幅值是否超过所述任务指标要求和/或所述测量敏感器的采样周期是否超过卫星计算机的采样周期，若是，将当前节拍的时间脉冲指令扩大设定倍数并将扩大设定倍数的时间脉冲指令发送至对应的推力器，若否，重复步骤S1。
[0011]进一步地，所述控制信息包括所述推力器组合中各推力器的角度信息和角速度信息。
[0012]进一步地，所述步骤S2具体包括：
[0013]S201、根据所述控制信息计算得到对应的控制力矩；
[0014]S202、根据所述控制力矩计算得到对应的时间脉冲指令。
[0015]进一步地，所述步骤S201、步骤S202由PID控制器执行，采用如下公式进行计算：
[0016]Mc＝Kp
·
α+Ki
·
∫α+Kd
·
ω
[0017]Mc
·
Ts＝Mr
·
Ton
[0018]式中，Kp为控制器比例环节系数，Ki为积分环节系数，Kd为微分环节系数，Mc为控制器输出为控制力矩，Mr为推力器可以提供的额定力矩，Ts为卫星上配置安装的计算机采样周期，Ton为推力器接收的时间脉冲信号指令。
[0019]进一步地，在将扩大设定倍数的时间脉冲指令发送至对应的推力器之前还包括：
[0020]判断扩大设定倍数的时间脉冲指令是否超过最小输出脉冲，若是，将扩大设定倍数的时间脉冲指令发送至对应的推力器，若否，重复步骤S4。
[0021]进一步地，所述设定倍数为自然数N；对应的推力器在接收到扩大设定倍数的时间脉冲指令后进行输出，但在接下来的N
‑
1个节拍内要求该推力器不输出。
[0022]进一步地，所述设定倍数N具体通过如下公式计算得到：
[0023]Mc_min＝Mr
·
Tmin/Ts
[0024]α_min＝Mc_min/Kp
[0025]ω_min＝Mc_min/Kd
[0026]式中，Mc_min为推力器死区脉宽Tmin对应的控制力矩，Mr为推力器可以提供的额定力矩，α_min为对应的角度控制精度，ω_min为对应的角速度控制精度；N为对(α_min/α_0)求整数值而且取接近较大的整数。
[0027]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点之一：
[0028]在使用推力器进行卫星姿态控制时，推力器的死区是制约控制精度的重要指标，若对进入死区内喷气输出脉宽进行特殊处理，姿态及角速度控制精度会显著提高。这种方法扩展了死区较大推力器的用途，使卫星在选择性能较差的推力器时也可以满足各项指标任务，节省了卫星成本。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一实施例中处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法的结构示意图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图1和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的。为了使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0031]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法、物品或者现场设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法、物品或者现场设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法、物品或者现场设备中还存在另外的相同要素。
[0032]请参阅图1所示，本实施例提供的一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，该方法通过控制卫星上设置的推力器组合来控制所述卫星的卫星姿态，所述推力器组合包括若干推力器，该方法包括：
[0033]S1、获取所述卫星的控制信息，该控制信息包括角度α和角速度ω，其中，所述控制信息由测量敏感器实时获取；
[0034]S2、根据所述控制信息计算得到若干时间脉冲指令，其中，所述若干时间脉冲指令用于分别控制所述若干推力器，以使所述卫星满足任务指标要求；
[0035]S3、将所述时间脉冲指令发送至对应的所述推力器；
[0036]S4、判断所述卫星的姿态幅值是否超过所述任务指标要求和/或所述测量敏感器的采样周期本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，其特征在于，该方法通过控制卫星上设置的推力器组合来控制所述卫星的卫星姿态，所述推力器组合包括若干推力器，该方法包括：S1、获取所述卫星的控制信息，其中，所述控制信息由测量敏感器实时获取；S2、根据所述控制信息计算得到若干时间脉冲指令，其中，所述若干时间脉冲指令用于分别控制所述若干推力器，以使所述卫星满足任务指标要求；S3、将所述时间脉冲指令发送至对应的所述推力器；S4、判断所述卫星的姿态幅值是否超过所述任务指标要求和/或所述测量敏感器的采样周期是否超过卫星计算机的采样周期，若是，将当前节拍的时间脉冲指令扩大设定倍数并将扩大设定倍数的时间脉冲指令发送至对应的推力器，若否，重复步骤S1。2.如权利要求1所述的处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，其特征在于，所述控制信息包括所述推力器组合中各推力器的角度信息α和角速度信息ω。3.如权利要求2所述的处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：S201、根据所述控制信息计算得到对应的控制力矩；S202、根据所述控制力矩计算得到对应的时间脉冲指令。4.如权利要求3所述的处于推力器死区内提高卫星姿态控制精度的方法，其特征在于，所述步骤S201、步骤S202由PID控制器执行，采用如下公式进行计算：Mc＝Kp
·
α+Ki
·
∫α+Kd
·

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕊，张小伟，王静吉，李正军，周静静，陈银河，修艳红，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：