一种带运动有效载荷卫星的前馈力矩补偿方法

摘要

本发明公开了一种带运动有效载荷卫星的前馈力矩补偿方法。本发明在有效载荷运动干扰分析的基础上，设计前馈力矩补偿算法，通过等效力矩补偿、超前补偿、时间标定，提高补偿精度，实现了带运动有效载荷复杂卫星的高精度高稳定度控制。本发明所提方法，能够克服有效载荷与补偿执行机构控制周期不同、动态性能差异、有效载荷理论运动规律与实际运动规律不一致等因素影响，有效提高前馈力矩补偿效果，使得卫星控制稳定度在5×10^-4°/s以上。

主权项

一种带运动有效载荷卫星的前馈力矩补偿方法，其特征在于，步骤如下：(1)根据有效载荷的运动模式,并考虑卫星控制周期影响,计算该运动模式下加速和减速过程所对应的等效补偿力矩(2)根据有效载荷和补偿机构动态特性，以及因有效载荷控制周期与前馈补偿周期不同所产生的时延，计算前馈补偿控制相对于有效载荷运动的超前时间t_lead；超前时间t_lead的计算公式为$t_{\mathrm{lead}}=\frac{\arctan \left({\tau }_{\mathrm{fc}}\omega \right)-\arctan \left({\tau }_y\omega \right)}{\omega }+t_{\mathrm{cy}},$其中，τ_y为有效载荷的机电时间常数，τ_fc为补偿机构的机电时间常数，ω为有效载荷运动角频率，t_cy为因有效载荷控制周期与前馈补偿周期不同所产生的时延；(3)根据地面注入的所述运动模式下的运动参数数据，计算有效载荷加速和减速过程的理论起始时刻；所述运动参数数据包括起始时间、运动起始角度和运动目标角度；然后令校正时间差ΔT＝0；(4)判断是否接收到带时标的标定信号，记为(Flg，T₀)，当有效载荷运动到特定位置时产生所述带时标的标定信号；如果接收到标定信号，则判断|ΔT+T_Com‑T₀|<SynTimeLimit是否成立，SynTimeLimit为时差阈值，T_Com为有效载荷运动到该特定位置的理论时刻；如果|ΔT+T_Com‑T₀|<SynTimeLimit，令ΔT＝T₀‑T_Com，转入步骤(5)；否则，令ΔT保持不变，然后转入步骤(5)；如果没有接收到，令校正时间差ΔT保持不变，转入步骤(5)；(5)将加速或减速过程的理论起始时刻减去超前时间t_lead后，再加上所述校正时间差ΔT，获得加速或减速补偿控制的起始时刻；(6)从加速或减速补偿控制的起始时刻开始向补偿机构输出补偿控制信号，维持输出补偿时间长度Δt后取消输出所述补偿控制信号；所述补偿控制信号根据加速或减速过程所对应的等效补偿力矩确定；(7)判断所述运动模式所对应的运动过程是否结束，如果没结束，返回步骤(4)，否则，结束；所述等效补偿力矩的计算公式为：其中，为地面测试得到的有效载荷转动惯量，ε_yr为所述运动模式下加速或减速过程的角加速度，t1为所述运动模式下有效载荷加速或减速过程起始时刻，t2为所述运动模式下有效载荷加速或减速过程结束时刻，Δt为补偿时间长度，Δt≈t2‑t1且是卫星控制周期的整数倍。