一种冗余飞轮组角动量自主管理方法

摘要

本发明公开了一种冗余飞轮组角动量自主管理方法。利用三轴稳定卫星外扰力矩的周期性规律设置卸载周期T，并估计卸载周期内外扰力矩积累的角动量H_I(T)；根据H_I(T)设置合成角动量初值H₀；根据初始的工作轮组或故障处理重构后的工作轮组，确定工作轮组角动量目标值h(t)和工作轮组零运动空间的目标角动量h_Z；根据h_Z和H₀确定工作轮组卸载目标角动量h(0)；在卸载时刻，采用喷气控制和轮子转速控制将工作轮组的角动量控制到卸载目标角动量h(0)；在非卸载时刻，根据零运动控制律将工作轮组角动量控制至所述工作轮组角动量目标值h(t)。本发明能够沿飞轮组角动量包容最大的优化方向卸载、节省燃料、非卸载周期内发生飞轮组重新构型时不需喷气控制。

主权项

一种冗余飞轮组角动量自主管理方法,所述冗余飞轮组包括至少4个飞轮，其特征在于，包括如下步骤:利用三轴稳定卫星外扰力矩的周期性规律设置卸载周期T，并估计卸载周期内外扰力矩积累的角动量H_I(T)；根据所述卸载周期内外扰力矩积累的角动量H_I(T)设置合成角动量初值H₀；合成角动量初值H₀的计算公式为：A_BI(T)为卸载时刻T本体系相对惯性系的姿态矩阵；根据初始的工作轮组或故障处理重构后的工作轮组，确定工作轮组角动量目标值h(t)和工作轮组零运动空间的目标角动量h_Z；h(t)＝h_Z+DH(t)，t∈[0 T]，其中，D为工作轮组在卫星本体的安装矩阵C的伪逆，H(t)为t时刻标称轮组的合成角动量，H(t)＝A_BI(t)[A_IB(0)H₀+H_I(t)]，A_BI(t)为t时刻本体系相对惯性系的姿态矩阵，A_IB(0)为0时刻惯性系相对本体系的姿态矩阵；h_Z＝b·e，b是根据工作轮组构型设定的标量，e为单位向量，并满足Ce＝0；根据工作轮组零运动空间的目标角动量h_Z和合成角动量初值H₀确定工作轮组卸载目标角动量h(0)；在卸载时刻，采用喷气控制和轮子转速控制将工作轮组的角动量控制到卸载目标角动量h(0)；在非卸载时刻，根据零运动控制律对飞轮进行控制，将工作轮组角动量控制至所述工作轮组角动量目标值h(t)；所述零运动控制律的公式为：T_Z＝‑kMK(Mh_m‑h_Z)其中，T_Z为零运动控制力矩，M＝E‑DC，E是n×n的单位矩阵；n为工作轮组的个数；h_m为测量的工作轮组角动量向量，K为时变正定矩阵，k为大于零的时变标量。