一种基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法和系统，所述方法步骤包括：将三轴控制力矩输入到框架转速指令解算模块中，根据陀螺力矩分配矩阵和所述三轴控制力矩解算并输出第一框架角速度指令；空转转速指令解算模块根据当前框架角和框架构型量度解算出空转转速指令；将所述空转转速指令和所述第一框架角速度指令叠加得到第二框架角速度指令作为陀螺群控制律输出给力矩陀螺。可有效减少卫星在轨期间陀螺群构型奇异的问题，从而降低引入其它执行机构对卫星姿态的扰动；在实现卫星姿态控制的同时，通过空转角速度指令对陀螺群进行重构型，预防陀螺群进入奇异状态，使陀螺群稳定在远离奇异点的位置。螺群稳定在远离奇异点的位置。螺群稳定在远离奇异点的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种陀螺群框架角控制方法和系统，属于航天器控制
更具体地，涉及一种基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法和系统。

技术介绍

[0002]随着航天技术的不断发展和对地勘察、探测等功能的需求也逐渐多样化，卫星飞行任务也变得越来越复杂，姿态控制系统作为卫星的重要子系统，对其性能要求也是不断提高。实现卫星高性能姿态控制的主要途径是使用高性能的姿态控制设备。卫星姿态控制的主要设备包括推力器、力矩陀螺、飞轮、磁力矩器等。推力器控制相对简单，但受燃料限制不可能长期使用，且喷气对姿态稳定度的影响也较大，很难满足较高的精度要求。飞轮及磁力矩器的控制力矩有限，满足不了大惯量大干扰力矩卫星的姿态控制要求。力矩陀螺作为一种有效的角动量交换机构，相比于飞轮可以在同等质量和体积下提供高一个数量级的控制力矩，且近些年来力矩陀螺的小型化研究也取得了丰富的成果，最新研发的控制力矩陀螺已经成功应用于中小型敏捷卫星的姿态控制。
[0003]控制力矩陀螺主要包括：单框控制力矩陀螺、双框控制力矩陀螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法，其特征在于，步骤包括：将三轴控制力矩输入到框架转速指令解算模块中，根据陀螺力矩分配矩阵和所述三轴控制力矩解算并输出第一框架角速度指令；空转转速指令解算模块根据当前框架角和框架构型量度解算出空转转速指令；将所述空转转速指令和所述第一框架角速度指令叠加得到第二框架角速度指令作为陀螺群控制律输出给力矩陀螺。2.根据权利要求1所述的基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法，其特征在于，所述力矩陀螺群采用五棱锥构型，5个力矩陀螺绕卫星Z轴均匀安装在XOY平面上，第六个力矩陀螺框架轴平行于卫星Z轴，按照如下式确定所述陀螺力矩分配矩阵C螺框架轴平行于卫星Z轴，按照如下式确定所述陀螺力矩分配矩阵C螺框架轴平行于卫星Z轴，按照如下式确定所述陀螺力矩分配矩阵C其中，为框架角矢量；为以为对角元素的对角阵即：为对角元素的对角阵即：为以为对角元素的对角阵，即β为陀螺框架轴与卫星Z轴的夹角；矩阵A的第i列矢量为框架角为90
°
时第i个陀螺角动量单位矢量；矩阵B的第i列矢量分别为框架角为0
°
时第i个陀螺角动量单位矢量。
3.根据权利要求2所述的基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法，其特征在于，按照如下式计算所述第一框架角速度指令：T
cx
、T
cy
、T
cz
为三轴控制力矩；h为力矩陀螺的标称角动量；为第一框架角速度指令。4.根据权利要求2所述的基于单框架力矩陀螺的卫星姿态控制方法，其特征在于，框架构型量度矢量的导数是陀螺群量度梯度矢量，按照如下式计算所述量度梯度矢量构型量度矢量的导数是陀螺群量度...

【专利技术属性】
技术研发人员：金震，辛星，黄丽雅，程春晓，王鹏飞，
申请(专利权)人：航天科工空间工程发展有限公司，
类型：发明
国别省市：