一种星体对日定向控制方法技术

本发明专利技术提出一种星体对日定向控制方法，通过向磁力矩器输出控制力矩以控制星体姿态，包括如下步骤：(1)根据地磁矢量和太阳矢量确定星体角速度矢量；(2)根据星体角速度矢量，判断是否需要阻尼；(3)根据太阳矢量与星体面法向矢量，确定太阳角，并计算控制力矩第一项；(4)根据太阳角的大小，判断计算控制力矩第二项的方式；(5)计算控制力矩第三项；(6)根据期望控制力矩反算磁力矩器对应的期望输出磁矩；(7)根据期望输出磁矩，驱动磁力矩器工作，进行姿态控制。本发明专利技术根据太阳角的大小，判断期望控制力矩中的力矩项是否需要进行修正及如何修正，并通过相应的计算公式完成修正，从而实现全天域、全状态下的磁控自旋对日定向。全状态下的磁控自旋对日定向。全状态下的磁控自旋对日定向。

【技术实现步骤摘要】
一种星体对日定向控制方法


[0001]本专利技术涉及一种对日定向方法，尤其涉及一种星体对日定向控制方法，属于航天器姿态控制


技术介绍

[0002]卫星的对日定向对于能源获取至关重要，对于低轨道卫星而言，采用工作性能相对可靠的太阳敏感器、磁强计和磁力矩器实现卫星的对日定向关系到卫星的生命安全。考虑到磁控作用总是垂直于当地磁力线方向，纯磁控卫星的姿态稳定实际上是欠驱动的控制系统。当前比较有效的方法是采用自旋稳定的方法可以实现多数情况下星体(太阳帆板)指向的稳态地日。但是，该方案存在一个重大缺陷，在某些情况下将无法形成磁控对日，甚至会实现反向对日，即太阳帆板的背面朝向太阳。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：对既有的、仅用太阳敏感器和磁强计进行测量和仅用磁力矩器进行星体对日定向控制的方案进行适应性修正，实现全天域、全状态的磁控自旋对日稳定。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种有效的控制修正方法，该方法根据太阳敏感器测得的太阳角进行判断，确定是否要对相应的期望控制力矩中的力矩项本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星体对日定向控制方法，其特征在于，包括：计算控制力矩；以及向磁力矩器输出控制力矩以控制星体姿态；其中计算控制力矩包括：(1)根据地磁矢量和太阳矢量S
b
确定星体角速度矢量ω
bo
；(2)根据星体角速度矢量ω
bo
，判断是否需要阻尼；(3)根据太阳矢量S
b
与星体面法向矢量V
S
，确定太阳角ε，并计算控制力矩第一项T1；(4)根据太阳角ε的大小，判断计算控制力矩第二项T2的方式；(5)计算控制力矩第三项T3；(6)根据期望控制力矩反算磁力矩器对应的期望输出磁矩；(7)根据期望输出磁矩，驱动磁力矩器工作，进行姿态控制。2.根据权利要求1所述的一种星体对日定向控制方法，其特征在于，控制力矩为控制力矩第一项、控制力矩第二项和控制力矩第三项之和；T
desired
＝T1+T2+T3。3.根据权利要求2所述的一种星体对日定向控制方法，其特征在于，所述控制力矩T
desired
依据以下公式计算：其中，V
S
为指定的星体面法向矢量，S
b
为测得的太阳矢量，ε为太阳角，ε
dot
为太阳角的变化量，ω
bo
为惯性系下的星体角速度矢量，ω
desired
为期望的星体角速度矢量，k1、k2、k3为力矩项系数，另外控制系数k
21
只能取+1、0、－1；在k
21
取0时，T
desired
第三项中括号内第一子项为0，其第二子项则将发挥阻尼作用；控制系数k
22
取适当的值以保证适当的阻尼控制效果。4.根据权利要求3所述的一种星体对日定向控制方法，其特征在于，根据星体角速度矢量ω
bo
，判断是否需要阻尼包括：若满足||ω
bo
||>ω
threshold
，其中ω
threshold
为预设的临界角速度，那么根据速率阻尼算法确定磁力矩器输出磁矩，并输出给磁力矩器执行，首先根据磁强计当前拍输出B
b
，确定当前拍地磁场变化率矢量：其次根据B
dot
阻尼算法确定磁力矩器期望的输出磁矩：
其中，m
x
，m
y
，m
z
分别为磁矩矢量m的三个分量，分别对应三个磁力矩器的期望输出；m
max
为磁力矩器的最大输出磁矩，系数0.5表示磁力矩器工...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏喜旺，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：