适用于卫星姿态控制的干扰力矩辨识方法

摘要

适用于卫星姿态控制的干扰力矩辨识方法，属于航天器姿态控制技术领域。为了解决传统滤波算法无法在高精度姿态控制任务中分离测量噪声和干扰力矩的问题。所述方法包括如下步骤：步骤一、根据待辨识的卫星姿态控制系统，建立带有未知干扰力矩的小量化的卫星姿态控制系统模型；步骤二、根据步骤一建立的卫星姿态控制系统模型获得未知输入观测器，采用获得的未知输入观测器估计包含噪声的干扰力矩；步骤三、采用离散傅里叶变换和离散傅里叶反变换来离线处理步骤二估计的包含噪声的干扰力矩，获得去除噪声后的干扰力矩的估计结果；步骤四、对步骤三中的估计结果采用傅里叶级数拟合得到干扰力矩的数学表达式。它用于在轨卫星进行姿态控制。

主权项

适用于卫星姿态控制的干扰力矩辨识方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、根据待辨识的卫星姿态控制系统，建立带有未知干扰力矩的小量化的卫星姿态控制系统模型；步骤二、根据步骤一建立的卫星姿态控制系统模型获得未知输入观测器，采用获得的未知输入观测器估计包含噪声的干扰力矩；步骤三、采用离散傅里叶变换和离散傅里叶反变换来离线处理步骤二估计的包含噪声的干扰力矩，获得去除噪声后的干扰力矩的估计结果；步骤四、对步骤三中的估计结果采用傅里叶级数拟合得到干扰力矩的数学表达式；其特征在于，所述步骤一中，根据待辨识的卫星姿态控制系统，建立带有未知干扰力矩的小量化的卫星姿态控制系统模型：$\begin{array}{c}\stackrel{·}{x}=Ax+B_{u}u+B_{d}d+w\\ y=Cx+v\end{array}---\left(1\right)$其中，卫星姿态控制系统状态矩阵输入矩阵输入矩阵观测矩阵C＝I_6×6，所述卫星姿态控制系统扰动w和测量噪声v为彼此不相关的零均值白噪声；卫星姿态控制系统输入量u是3维矢量，卫星姿态控制系统干扰量d是3维矢量；系统状态量x是6维矢量，其中是卫星欧拉角，[ω_x ω_y ω_z]^T是卫星姿态相对参考坐标系的转动角速度在xyz星体坐标系中的表示，为x的导数；系统输出量y是6维矢量，是系统状态量x的测量量；上式中，$A_0={\omega }_0^2\left[\begin{array}{ccc}4(I_2-I_3)& & \\ & 3(I_1-I_3)& \\ & & I_2-I_1\end{array}\right]$$A_1={\omega }_0\left[\begin{array}{ccc}& & -I_1+I_2-I_3\\ & 0& \\ I_1-I_2+I_3& & \end{array}\right]$A₂＝I_b，G_d＝G_u＝I_3×3其中，[0 ‑ω₀ 0]^T为卫星运动的牵连角速度，I_3×3为3×3阶的单位阵；I_b是卫星转动惯量矩阵，定义为$I_b=\left[\begin{array}{ccc}{I}_1& -I_{12}& -I_{13}\\ -I_{12}& I_2& -I_{23}\\ -I_{13}& -I_{23}& I_3\end{array}\right].$。