[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN102627151A - 一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法 - Google Patents

一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102627151A
CN102627151A CN2012101419672A CN201210141967A CN102627151A CN 102627151 A CN102627151 A CN 102627151A CN 2012101419672 A CN2012101419672 A CN 2012101419672A CN 201210141967 A CN201210141967 A CN 201210141967A CN 102627151 A CN102627151 A CN 102627151A
Authority
CN
China
Prior art keywords
omega
delta
centerdot
control moment
single frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101419672A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102627151B (zh
Inventor
耿云海
侯志立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201210141967.2A priority Critical patent/CN102627151B/zh
Publication of CN102627151A publication Critical patent/CN102627151A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102627151B publication Critical patent/CN102627151B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,涉及航天器姿态控制技术领域。为了解决以单框架控制力矩陀螺群与飞轮为执行机构的卫星的快速机动与机动后,单框架控制力矩陀螺群陷入死区使得执行力矩减小,从而导致精度低的问题。其实现过程为:根据指令力矩信号Tc获取分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure DDA00001620084500011
与分配给飞轮的角加速度
Figure DDA00001620084500012
,并将
Figure DDA00001620084500013
赋值给优化的框架角速度
Figure DDA00001620084500014
,同时判断每一个单框架控制力矩陀螺是否陷入死区,是则停用,否则重新返回到步骤二得到新框架角速度
Figure DDA00001620084500015
,并与
Figure DDA00001620084500016
比较,若不同则将其存入到
Figure DDA00001620084500017
并返回到步骤二;若相同将
Figure DDA00001620084500018
赋值给最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度
Figure DDA00001620084500019
,将飞轮的角加速度
Figure DDA000016200845000110
赋值给最终的飞轮角加速度
Figure DDA000016200845000111
。用于调整卫星姿态。

Description

一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法
技术领域
本发明涉及一种本发明涉及航天器姿态控制技术领域。
背景技术
随着人类对太空的进一步探索,越来越多的太空任务要求航天器能够进行快速机动和实现精确指向跟踪。例如,星箭分离初期需要快速的建立对地的姿态稳定,预警卫星需要进行快速的姿态机动以跟踪高速运动的导弹。
卫星姿态的快速机动需要能够提供较大力矩的执行机构,单框架控制力矩陀螺(SGCMG)凭借其寿命长、产生力矩大、能够提供连续力矩等优点渐渐成为了快速机动卫星的首选执行机构。单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)通过框架轴的转动来改变转子角动量的方向,从而产生控制力矩,通常情况(SGCMG)框架轴存在最小转速,即当指令框架角速度小于最小转速时,单框架控制力矩陀螺(SGCMG)认为指令转速为零。由于单框架控制力矩陀螺(SGCMG)对力矩的放大作用,很小的角速度死区将会产生很大的控制力矩误差,以金字塔构型的单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)为例,每个转子角动量为30Nm的单框架控制力矩陀螺(SGCMG),其死区转速为0.05deg/s,则可产生的最大误差力矩约为0.05Nm,对于小卫星的控制系统而言是非常大的干扰,使控制系统无法实现高精度的跟踪控制。
针对单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)存在转速死区的问题,现有的很多卫星采用单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)与飞轮共同组成混合执行机构来控制卫星的姿态,例如日本的Astro-G卫星,卫星上装有四个控制力矩陀螺以及四个飞轮。因此如何使用由单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)与飞轮组成的混合执行机构来实现卫星的快速机动以及机动后的高精度指向成为了一个热点研究方向。
发明内容
本发明的目的为了解决以单框架控制力矩陀螺群与飞轮为执行机构的卫星的快速机动与机动后,单框架控制力矩陀螺群陷入死区使得执行力矩减小,从而导致精度低的问题,提供一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法。
一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,其特征在于,具体实现过程如下:
步骤一、在每个控制周期内,获取由控制器输出的指令力矩信号Tc,指令力矩信号Tc为指令力矩在星体坐标系下的分量列阵;
步骤二、根据步骤一获得的指令力矩信号Tc,获取分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure BDA00001620084300021
与分配给飞轮的角加速度
Figure BDA00001620084300022
步骤三、将步骤二所得的单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure BDA00001620084300023
赋值给单框架控制力矩陀螺群的优化的框架角速度
Figure BDA00001620084300024
步骤四、根据步骤三获得的优化的框架角速度
Figure BDA00001620084300025
判断每一个单框架控制力矩陀螺是否陷入死区,若是,则,执行步骤五,若否,则,执行步骤六;
步骤五、对陷入死区的单框架控制力矩陀螺停用;
步骤六、对未陷入死区的单框架控制力矩陀螺,采用步骤二得到新框架角速度
Figure BDA00001620084300026
比较所得的新框架角速度
Figure BDA00001620084300027
与前一次得到的优化的框架角速度
Figure BDA00001620084300028
是否相同,若不相同,则执行步骤七,若相同,则执行步骤八;
步骤七、将新框架角速度
Figure BDA00001620084300029
的值存入前一次得到的优化的框架角速度
Figure BDA000016200843000210
返回到步骤二;
步骤八、将新框架角速度
Figure BDA000016200843000211
赋值给最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度将飞轮的角加速度
Figure BDA000016200843000213
赋值给最终的飞轮角加速度
步骤九、最后将最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度
Figure BDA000016200843000215
与最终的飞轮角加速度
Figure BDA000016200843000216
发送到单框架控制力矩陀螺群与飞轮系统,最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度驱动单框架控制力矩陀螺工作,最终的飞轮角加速度
Figure BDA000016200843000218
驱动飞轮工作,控制卫星姿态运动。
本发明的优点是:本发明所设计的力矩分配算法以飞轮与单框架控制力矩陀螺群系统的功耗与飞轮角动量的加权组合为性能指标,通过求解优化问题所得的分配方法具有一定的最优性,同时能够充分的发挥单框架控制力矩陀螺群的作用实现对系统角动量的合理分配,通过调节性能指标中的加权矩阵系数实现了对陷入死区的单框架控制力矩陀螺的停用,能够有效的实现卫星的快速机动以及机动后的高精度指向控制。
本发明所采用的力矩分配算法不仅使得飞轮与单框架控制力矩陀螺群系统的混合功耗达到最优,同时能够最优的调节飞轮的角动量,使其趋近标称值。
附图说明
图1为本发明的力矩分配流程图;
图2为卫星姿态控制系统框图;
图3为对滞环环节的描述;
图4为单框架控制力矩陀螺的结构简图,卫星姿态控制系统通过驱动框架轴以指定转速
Figure BDA00001620084300031
转动,产生相应的力矩,图中1表示框架轴、2表示框架、3表示框架转轴、4表示转子;
图5为金字塔构型的单框架控制力矩陀螺示意图,四个单框架控制力矩陀螺的框架轴垂直于金字塔的四个面,图中s为单框架控制力矩陀螺的框架轴;
图6为四斜装构型的飞轮示意图,飞轮的转轴沿着金字塔的各个便安装,图中1为飞轮;
图7为具体仿真的四个单框架控制力矩陀螺的转速,图中——表示单框架控制力矩陀螺1的转速,图中表示单框架控制力矩陀螺2的转速,
图中
Figure BDA00001620084300033
表示单框架控制力矩陀螺3的转速,图中
Figure BDA00001620084300034
表示单框架控制力矩陀螺4的转速;
图8为具体仿真的四个单框架控制力矩陀螺产生的力矩,图中——表示单框架控制力矩陀螺群在X轴方向上产生的力矩,图中
Figure BDA00001620084300035
表示单框架控制力矩陀螺群在Y轴方向上产生的力矩,图中
Figure BDA00001620084300036
表示单框架控制力矩陀螺群在Z轴方向上产生的力矩;图9为具体仿真的四个飞轮的力矩,图中——表示飞轮在X轴方向上产生的力矩,图中
Figure BDA00001620084300037
表示飞轮在Y轴方向上产生的力矩,图中
Figure BDA00001620084300038
表示飞轮在Z轴方向上产生的力矩;
图10为具体仿真的四个飞轮的角动量,图中——表示飞轮1的角动量,图中
Figure BDA00001620084300039
表示飞轮2的角动量,图中
Figure BDA000016200843000310
表示飞轮3的角动量,图中
Figure BDA000016200843000311
表示飞轮4的角动量。
具体实施方式
具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,
一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,具体实现过程如下:
步骤一、在每个控制周期内,获取由控制器输出的指令力矩信号Tc,指令力矩信号Tc为指令力矩在星体坐标系下的分量列阵;
步骤二、根据步骤一获得的指令力矩信号Tc,获取分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度与分配给飞轮的角加速度
Figure BDA00001620084300042
步骤三、将步骤二所得的单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure BDA00001620084300043
赋值给单框架控制力矩陀螺群的优化的框架角速度
步骤四、根据步骤三获得的优化的框架角速度
Figure BDA00001620084300045
判断每一个单框架控制力矩陀螺是否陷入死区,若是,则,执行步骤五,若否,则,执行步骤六;
步骤五、对陷入死区的单框架控制力矩陀螺停用;
步骤六、对未陷入死区的单框架控制力矩陀螺,采用步骤二得到新框架角速度
Figure BDA00001620084300046
比较所得的新框架角速度
Figure BDA00001620084300047
与前一次得到的优化的框架角速度
Figure BDA00001620084300048
是否相同,若不相同,则执行步骤七,若相同,则执行步骤八;
步骤七、将新框架角速度
Figure BDA00001620084300049
的值存入前一次得到的优化的框架角速度
Figure BDA000016200843000410
返回到步骤二;
步骤八、将新框架角速度
Figure BDA000016200843000411
赋值给最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度
Figure BDA000016200843000412
将飞轮的角加速度
Figure BDA000016200843000413
赋值给最终的飞轮角加速度
步骤九、最后将最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度
Figure BDA000016200843000415
与最终的飞轮角加速度发送到单框架控制力矩陀螺群与飞轮系统,最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度
Figure BDA000016200843000417
驱动单框架控制力矩陀螺工作,最终的飞轮角加速度
Figure BDA000016200843000418
驱动飞轮工作,控制卫星姿态运动。
具体实施方式二:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式为对实施方式一的进一步说明,
一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,获取分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure BDA000016200843000419
与飞轮的角加速度
Figure BDA000016200843000420
的方法为:
步骤二一、以n个单框架控制力矩陀螺与m个飞轮系统的功耗与飞轮的角动量的加权为性能指标写出优化指标:
J = 1 2 [ δ · T Q δ · + Ω · T W Ω · + ( Ω m - Ω ) T R ( Ω m - Ω ) ] Δt - - - ( 1 )
式中,J为优化指标,m≥3,n≥3,Δt为控制周期;
为由n个单框架控制力矩陀螺框架角速度组成的列向量;
Figure BDA00001620084300052
为由m个飞轮的转子角加速度组成的列向量;
Ω=[Ω1...Ωm]T为由m个飞轮转子角速度组成的列向量;
Ωm=[Ωm1,Ωm2...Ωmm]T为m个飞轮转子的期望转速;
Q为n×n的对角阵,其元素大小表示相应的单框架控制力矩陀螺框架角转速的权重,
W为m×m的对角阵,其元素大小表示相应的飞轮转子角加速度的权重,
R为m×m的对角阵,其元素大小表示相应的飞轮角动量的权重;
由于Ω0为前一个周期Δt的转子角速度值,满足
Figure BDA00001620084300053
Δt为一个常值,则优化指标变换为:
J = 1 2 [ δ · T Q δ · + Ω · T W Ω · + ( Ω m - Ω 0 - Ω · Δt ) T R ( Ω m - Ω 0 - Ω · Δt ) ] · Δt - - - ( 2 )
式中,Ω0为前Δt时刻的转子角速度值,
根据约束条件为:
A δ · + U Ω · = T c - - - ( 3 )
式中,A为控制力矩陀螺群的雅克比矩阵,U为飞轮的安装矩阵;
步骤二二、根据优化指标与约束条件得到分配给单框架控制力矩陀螺群的力矩与分配给飞轮的力矩:
F = δ · T Q δ · + Ω · T W Ω · + Δ Ω T RΔΩ + λ T ( T c - A ( δ ) δ · + U Ω · ) - - - ( 4 )
F是一个中间变量,求解优化过程的一个环节,λT为拉格朗日乘子,Ωm-Ω(t)=ΔΩ;根据求条件极值的拉格朗日方法可以求得满足性能指标取极值的条件为
∂ F ∂ δ · = 0 ∂ F ∂ Ω · = 0 ∂ F ∂ λ = 0 - - - ( 5 )
由此推出
A δ · + U Ω · = T c δ · = Q - 1 A T λ Ω · = W - 1 [ RΔΩΔt + U T λ ] - - - ( 6 )
整理得到
δ · = Q - 1 A T ( AQ - 1 A T + UW - 1 U T ) - 1 [ T c - UW - 1 RΔΩΔt ] Ω · = W - 1 U T ( AQ - 1 A T + UW - 1 U T ) - 1 [ T c - UW - 1 RΔΩΔt ] + W - 1 RΔΩΔt - - - ( 7 )
由于,Q求逆得到矩阵S,W求逆得到矩阵P,则可得(AQ-1AT+UW-1UT)-1=H,R=G /Δt,
最后得到的分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure BDA00001620084300063
与分配给飞轮的角加速度
Figure BDA00001620084300064
为:
δ · = SA T H [ T c - UPGΔΩ ] Ω · = PU T H [ T c - UPGΔΩ ] + PGΔΩ . - - - ( 8 )
具体实施方式三:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式为对实施方式一的进一步说明,
一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,其中步骤四、根据步骤三获得的优化的框架角速度判断每一个单框架控制力矩陀螺是否陷入死区的判断方法为:若单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值是逐渐减小的状态时,
单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值减小至单框架控制力矩陀螺框架角的最小转速则判定该单框架控制力矩陀螺陷入死区;
或者:若单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值是逐渐增加的状态时,
单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值增加至单框架控制力矩陀螺框架角的最大转速
Figure BDA00001620084300068
则判定该单框架控制力矩陀螺陷入死区。
具体实施方式四:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式为对实施方式一的进一步说明,
一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,对陷入死区的单框架控制力矩陀螺停用的方法为:
对陷入死区的单框架控制力矩陀螺的Q阵中对角线上的数值取为无穷大,则对应S阵中对角线上的值为0,其余的元素不变,P阵与R阵的元素不变,
得到陷入死区的单框架控制力矩陀螺的框架角速度为零,陷入死区的指令力矩在使上述性能指标最优的条件下分配给剩余单框架控制力矩陀螺群与飞轮。
实施例:下面结合图5-10说明本实施例,本实施例为对以上实施方式的进一步说明,
以某具体的单框架控制力矩陀螺群与飞轮的构型为例,说明所设计力矩分配方法与执行机构切换的过程,具体过程为:
以金字塔构型的SGCMGs与四斜装构型飞轮为例进行仿真验。单框架控制力矩陀螺最小框架角速度为0.2deg/s,转子角动量为30Nm·s。飞轮转子各转动惯量相同,大小为0.005kg·m2,飞轮的额定转速为3000r/min,最大转速为6000r/min,飞轮能提供的最大力矩为0.2Nm·s。另外,取滞环环节参数δmin=0.3deg/s,δmax=0.25deg/s。
取指令力矩Tc=[0.4sin0.1t,0.5sin0.1t,0.3sin0.1t]Nm·s,取系统的加权系数R=0.1E3×3,S对角阵中元素在0和1之间切换。P中元素取为1。
本发明不局限于上述实施方式,还可以是上述各实施方式中所述技术特征的合理组合。

Claims (4)

1.一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,其特征在于,具体实现过程如下:
步骤一、在每个控制周期内,获取由控制器输出的指令力矩信号Tc,指令力矩信号Tc为指令力矩在星体坐标系下的分量列阵;
步骤二、根据步骤一获得的指令力矩信号Tc,获取分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure FDA00001620084200011
与分配给飞轮的角加速度
Figure FDA00001620084200012
步骤三、将步骤二所得的单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure FDA00001620084200013
赋值给单框架控制力矩陀螺群的优化的框架角速度
Figure FDA00001620084200014
步骤四、根据步骤三获得的优化的框架角速度
Figure FDA00001620084200015
判断每一个单框架控制力矩陀螺是否陷入死区,若是,则,执行步骤五,若否,则,执行步骤六;
步骤五、对陷入死区的单框架控制力矩陀螺停用;
步骤六、对未陷入死区的单框架控制力矩陀螺,采用步骤二得到新框架角速度
Figure FDA00001620084200016
比较所得的新框架角速度
Figure FDA00001620084200017
与前一次得到的优化的框架角速度
Figure FDA00001620084200018
是否相同,若不相同,则执行步骤七,若相同,则执行步骤八;
步骤七、将新框架角速度
Figure FDA00001620084200019
的值存入前一次得到的优化的框架角速度
Figure FDA000016200842000110
返回到步骤二;
步骤八、将新框架角速度
Figure FDA000016200842000111
赋值给最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度
Figure FDA000016200842000112
将飞轮的角加速度
Figure FDA000016200842000113
赋值给最终的飞轮角加速度
Figure FDA000016200842000114
步骤九、最后将最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度与最终的飞轮角加速度发送到单框架控制力矩陀螺群与飞轮系统,最终的单框架控制力矩陀螺框架角速度
Figure FDA000016200842000117
驱动单框架控制力矩陀螺工作,最终的飞轮角加速度
Figure FDA000016200842000118
驱动飞轮工作,控制卫星姿态运动。
2.根据权利要求1所述的一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,其特征在于,获取分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure FDA00001620084200021
与飞轮的角加速度
Figure FDA00001620084200022
的方法为:
步骤二一、以n个单框架控制力矩陀螺与m个飞轮系统的功耗与飞轮的角动量的加权为性能指标写出优化指标:
J = 1 2 [ δ · T Q δ · + Ω · T W Ω · + ( Ω m - Ω ) T R ( Ω m - Ω ) ] Δt - - - ( 1 )
式中,J为优化指标,m≥3,n≥3,Δt为控制周期;
Figure FDA00001620084200024
为由n个单框架控制力矩陀螺框架角速度组成的列向量;
Figure FDA00001620084200025
为由m个飞轮的转子角加速度组成的列向量;
Ω=[Ω1...Ωm]T为由m个飞轮转子角速度组成的列向量;
Ωm=[Ωm1,Ωm2...Ωmm]T为m个飞轮转子的期望转速;
Q为n×n的对角阵,其元素大小表示相应的单框架控制力矩陀螺框架角转速的权重,
W为m×m的对角阵,其元素大小表示相应的飞轮转子角加速度的权重,
R为m×m的对角阵,其元素大小表示相应的飞轮角动量的权重;
由于Ω0为前一个周期Δt的转子角速度值,满足
Figure FDA00001620084200026
Δt为一个常值,则优化指标变换为:
J = 1 2 [ δ · T Q δ · + Ω · T W Ω · + ( Ω m - Ω 0 - Ω · Δt ) T R ( Ω m - Ω 0 - Ω · Δt ) ] · Δt - - - ( 2 )
式中,Ω0为前Δt时刻的转子角速度值,
根据约束条件为:
A δ · + U Ω · = T c - - - ( 3 )
式中,A为控制力矩陀螺群的雅克比矩阵,U为飞轮的安装矩阵;
步骤二二、根据优化指标与约束条件得到分配给单框架控制力矩陀螺群的力矩与分配给飞轮的力矩:
F = δ · T Q δ · + Ω · T W Ω · + Δ Ω T RΔΩ + λ T ( T c - A ( δ ) δ · + U Ω · ) - - - ( 4 )
F是一个中间变量,求解优化过程的一个环节,λT为拉格朗日乘子,Ωm-Ω(t)=ΔΩ;根据求条件极值的拉格朗日方法可以求得满足性能指标取极值的条件为
∂ F ∂ δ · = 0 ∂ F ∂ Ω · = 0 ∂ F ∂ λ = 0 - - - ( 5 )
由此推出
A δ · + U Ω · = T c δ · = Q - 1 A T λ Ω · = W - 1 [ RΔΩΔt + U T λ ] - - - ( 6 )
整理得到
δ · = Q - 1 A T ( AQ - 1 A T + UW - 1 U T ) - 1 [ T c - UW - 1 RΔΩΔt ] Ω · = W - 1 U T ( AQ - 1 A T + UW - 1 U T ) - 1 [ T c - UW - 1 RΔΩΔt ] + W - 1 RΔΩΔt - - - ( 7 )
由于,Q求逆得到矩阵S,W求逆得到矩阵P,则可得(AQ-1AT+UW-1UT)-1=H,R=G /Δt,
最后得到的分配给单框架控制力矩陀螺群的框架角速度
Figure FDA00001620084200034
与分配给飞轮的角加速度
Figure FDA00001620084200035
为:
δ · = SA T H [ T c - UPGΔΩ ] Ω · = PU T H [ T c - UPGΔΩ ] + PGΔΩ . - - - ( 8 )
3.根据权利要求1所述的一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,其特征在于步骤四、根据步骤三获得的优化的框架角速度
Figure FDA00001620084200037
判断每一个单框架控制力矩陀螺是否陷入死区的判断方法为:
若单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值是逐渐减小的状态时,
单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值减小至单框架控制力矩陀螺框架角的最小转速
Figure FDA00001620084200038
则判定该单框架控制力矩陀螺陷入死区;
或者:若单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值是逐渐增加的状态时,
单框架控制力矩陀螺的框架角速度的绝对值增加至单框架控制力矩陀螺框架角的最大转速
Figure FDA00001620084200041
则判定该单框架控制力矩陀螺陷入死区。
4.根据权利要求1所述的一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法,其特征在于对陷入死区的单框架控制力矩陀螺停用的方法为:
对陷入死区的单框架控制力矩陀螺的Q阵中对角线上的数值取为无穷大,则对应S阵中对角线上的值为0,其余的元素不变,P阵与R阵的元素不变,
得到陷入死区的单框架控制力矩陀螺的框架角速度为零,陷入死区的指令力矩在使上述性能指标最优的条件下分配给剩余单框架控制力矩陀螺群与飞轮。
CN201210141967.2A 2012-05-09 2012-05-09 一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法 Expired - Fee Related CN102627151B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210141967.2A CN102627151B (zh) 2012-05-09 2012-05-09 一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210141967.2A CN102627151B (zh) 2012-05-09 2012-05-09 一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102627151A true CN102627151A (zh) 2012-08-08
CN102627151B CN102627151B (zh) 2014-07-02

Family

ID=46585592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210141967.2A Expired - Fee Related CN102627151B (zh) 2012-05-09 2012-05-09 一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102627151B (zh)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103092208A (zh) * 2013-01-09 2013-05-08 哈尔滨工业大学 基于sgcmg和rw的航天器高精度快速姿态机动方法
CN103231810A (zh) * 2013-04-25 2013-08-07 哈尔滨工业大学 一种利用卫星俯仰轴姿态机动卸载俯仰轴角动量的方法
CN103274058A (zh) * 2013-05-30 2013-09-04 北京控制工程研究所 一种冗余飞轮组角动量自主管理方法
CN103950556A (zh) * 2014-04-22 2014-07-30 北京控制工程研究所 一种控制力矩陀螺替代动量轮的卫星稳态控制方法
CN104443433A (zh) * 2014-11-06 2015-03-25 北京控制工程研究所 一种卫星应急系统变周期控制方法
CN105235917A (zh) * 2015-10-26 2016-01-13 上海新跃仪表厂 一种趋向目标框架角的控制力矩陀螺群操纵律实现方法
CN107491082A (zh) * 2016-12-31 2017-12-19 南京航空航天大学 航天器姿态控制混合执行机构优化控制方法
CN107703955A (zh) * 2017-09-26 2018-02-16 北京控制工程研究所 一种基于额定力矩不同的混合动量轮系力矩分配计算方法
CN107992062A (zh) * 2017-11-28 2018-05-04 南京航空航天大学 一种基于混合执行机构的空间高动态目标高精度姿态跟踪控制方法
CN108227728A (zh) * 2018-03-29 2018-06-29 北京航空航天大学 一种考虑混合执行机构切换的航天器姿态动态控制分配方法
CN108664035A (zh) * 2018-05-16 2018-10-16 北京电子工程总体研究所 多执行机构飞行器分配控制方法及系统
CN109164822A (zh) * 2018-09-26 2019-01-08 北京航空航天大学 一种基于具有混合执行机构的航天器姿态控制方法
CN109445451A (zh) * 2018-12-27 2019-03-08 深圳市行者机器人技术有限公司 一种用于控制多平行控制力矩陀螺的平衡装置的方法
CN109507875A (zh) * 2019-01-08 2019-03-22 哈尔滨工业大学 一种欧拉旋转卫星姿态机动递阶饱和pid控制方法
CN109823572A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 武汉大学 敏捷卫星姿态往复快速摆动的执行机构配置及控制方法
CN112550771A (zh) * 2020-12-22 2021-03-26 上海卫星工程研究所 姿轨控通用综合测试的控制力矩陀螺信号采集方法及系统
CN112896555A (zh) * 2021-02-22 2021-06-04 航天科工空间工程发展有限公司 一种姿态控制飞轮转速自平衡控制方法
CN113029193A (zh) * 2021-02-23 2021-06-25 上海航天控制技术研究所 一种陀螺仪死区的在线辨识方法
CN114750983A (zh) * 2022-04-28 2022-07-15 长光卫星技术股份有限公司 一种卫星执行机构构型的控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101353086A (zh) * 2008-09-12 2009-01-28 航天东方红卫星有限公司 一种操纵律奇异回避的航天器姿态控制系统
JP2010188915A (ja) * 2009-02-19 2010-09-02 Mitsubishi Electric Corp 人工衛星の姿勢制御装置
CN102063521A (zh) * 2010-10-12 2011-05-18 北京理工大学 一种构型可调的单框架控制力矩陀螺群设计方法
US20110153123A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 The Boeing Company Algorithm for simultaneous attitude maneuver and momentum dumping
US8155819B2 (en) * 2007-08-13 2012-04-10 Raytheon Company System and method for effecting vehicle maneuver to compensate for IMU error

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8155819B2 (en) * 2007-08-13 2012-04-10 Raytheon Company System and method for effecting vehicle maneuver to compensate for IMU error
CN101353086A (zh) * 2008-09-12 2009-01-28 航天东方红卫星有限公司 一种操纵律奇异回避的航天器姿态控制系统
JP2010188915A (ja) * 2009-02-19 2010-09-02 Mitsubishi Electric Corp 人工衛星の姿勢制御装置
US20110153123A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 The Boeing Company Algorithm for simultaneous attitude maneuver and momentum dumping
CN102063521A (zh) * 2010-10-12 2011-05-18 北京理工大学 一种构型可调的单框架控制力矩陀螺群设计方法

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103092208B (zh) * 2013-01-09 2015-06-24 哈尔滨工业大学 基于sgcmg和rw的航天器高精度快速姿态机动方法
CN103092208A (zh) * 2013-01-09 2013-05-08 哈尔滨工业大学 基于sgcmg和rw的航天器高精度快速姿态机动方法
CN103231810A (zh) * 2013-04-25 2013-08-07 哈尔滨工业大学 一种利用卫星俯仰轴姿态机动卸载俯仰轴角动量的方法
CN103231810B (zh) * 2013-04-25 2015-04-22 哈尔滨工业大学 一种利用卫星俯仰轴姿态机动卸载俯仰轴角动量的方法
CN103274058A (zh) * 2013-05-30 2013-09-04 北京控制工程研究所 一种冗余飞轮组角动量自主管理方法
CN103274058B (zh) * 2013-05-30 2015-05-27 北京控制工程研究所 一种冗余飞轮组角动量自主管理方法
CN103950556A (zh) * 2014-04-22 2014-07-30 北京控制工程研究所 一种控制力矩陀螺替代动量轮的卫星稳态控制方法
CN104443433B (zh) * 2014-11-06 2016-06-01 北京控制工程研究所 一种卫星应急系统变周期控制方法
CN104443433A (zh) * 2014-11-06 2015-03-25 北京控制工程研究所 一种卫星应急系统变周期控制方法
CN105235917A (zh) * 2015-10-26 2016-01-13 上海新跃仪表厂 一种趋向目标框架角的控制力矩陀螺群操纵律实现方法
CN107491082A (zh) * 2016-12-31 2017-12-19 南京航空航天大学 航天器姿态控制混合执行机构优化控制方法
CN107703955A (zh) * 2017-09-26 2018-02-16 北京控制工程研究所 一种基于额定力矩不同的混合动量轮系力矩分配计算方法
CN107992062A (zh) * 2017-11-28 2018-05-04 南京航空航天大学 一种基于混合执行机构的空间高动态目标高精度姿态跟踪控制方法
CN107992062B (zh) * 2017-11-28 2020-10-27 南京航空航天大学 一种基于混合执行机构的空间高动态目标高精度姿态跟踪控制方法
CN108227728A (zh) * 2018-03-29 2018-06-29 北京航空航天大学 一种考虑混合执行机构切换的航天器姿态动态控制分配方法
CN108227728B (zh) * 2018-03-29 2020-01-10 北京航空航天大学 一种考虑混合执行机构切换的航天器姿态动态控制分配方法
CN108664035A (zh) * 2018-05-16 2018-10-16 北京电子工程总体研究所 多执行机构飞行器分配控制方法及系统
CN108664035B (zh) * 2018-05-16 2021-02-26 北京电子工程总体研究所 多执行机构飞行器分配控制方法及系统
CN109164822A (zh) * 2018-09-26 2019-01-08 北京航空航天大学 一种基于具有混合执行机构的航天器姿态控制方法
CN109445451A (zh) * 2018-12-27 2019-03-08 深圳市行者机器人技术有限公司 一种用于控制多平行控制力矩陀螺的平衡装置的方法
CN109445451B (zh) * 2018-12-27 2021-09-17 深圳市行者机器人技术有限公司 一种用于控制多平行控制力矩陀螺的平衡装置的方法
CN109507875A (zh) * 2019-01-08 2019-03-22 哈尔滨工业大学 一种欧拉旋转卫星姿态机动递阶饱和pid控制方法
CN109507875B (zh) * 2019-01-08 2022-03-04 哈尔滨工业大学 一种欧拉旋转卫星姿态机动递阶饱和pid控制方法
CN109823572A (zh) * 2019-01-30 2019-05-31 武汉大学 敏捷卫星姿态往复快速摆动的执行机构配置及控制方法
CN112550771A (zh) * 2020-12-22 2021-03-26 上海卫星工程研究所 姿轨控通用综合测试的控制力矩陀螺信号采集方法及系统
CN112896555A (zh) * 2021-02-22 2021-06-04 航天科工空间工程发展有限公司 一种姿态控制飞轮转速自平衡控制方法
CN113029193A (zh) * 2021-02-23 2021-06-25 上海航天控制技术研究所 一种陀螺仪死区的在线辨识方法
CN114750983A (zh) * 2022-04-28 2022-07-15 长光卫星技术股份有限公司 一种卫星执行机构构型的控制方法
CN114750983B (zh) * 2022-04-28 2024-03-08 长光卫星技术股份有限公司 一种卫星执行机构构型的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102627151B (zh) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102627151B (zh) 一种基于混合执行机构的快速机动卫星的力矩分配方法
CN101891018B (zh) 基于力矩输出能力最优的单框架控制力矩陀螺操纵方法
CN103592848B (zh) 一种变速控制力矩陀螺群的精准敏捷操纵方法
Avanzini et al. Magnetic detumbling of a rigid spacecraft
CN102004492B (zh) 一种非太阳同步轨道卫星双轴帆板控制方法
Zhang et al. Active damping control of flexible appendages for spacecraft
CN102566578B (zh) 基于奇异值分解的单框架控制力矩陀螺群协调控制方法
CN104527994A (zh) 异面交叉快变轨道固定时间稳定姿态指向跟踪控制方法
CN107487458A (zh) 一种全电推进卫星平台姿轨控执行机构的系统
CN102530269B (zh) 一种利用流速调节控制航天器姿态的方法及其执行机构
CN109606738A (zh) 一种可重复使用运载火箭芯一级箭体回收动力系统
CN104062976A (zh) 一种基于角加速度导数为正弦曲线的飞行器姿态快速机动方法
CN104898418A (zh) 一种挠性卫星自适应神经网络滑模姿态控制方法
CN104002994A (zh) 一种用于太阳帆航天器姿态控制的滑块执行机构
CN109823572B (zh) 敏捷卫星姿态往复快速摆动的执行机构配置及控制方法
WO2014115753A1 (ja) 人工衛星の軌道面制御方法
CN104724301A (zh) 一种基于球形电机三自由度动量交换的卫星姿态控制方法
CN102616386B (zh) 单轴快速机动航天器飞轮构型的优化方法
Kojima et al. Steering control law for double-gimbal scissored-pair CMG
CN107323690B (zh) 卫星大角动量补偿同步性设计方法
CN102749846B (zh) 一种两平行构型VSDGCMGs奇异回避操纵律设计方法
CN106125759A (zh) 一种地球静止轨道上的绳系‑库仑力混合卫星编队方法
CN102799105B (zh) 单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法
CN107491082A (zh) 航天器姿态控制混合执行机构优化控制方法
CN110658836A (zh) 一种基于变速控制力矩陀螺群的故障重构方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140702

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee