一种基于动量轮控制的全姿态捕获方法

摘要

本发明涉及一种基于动量轮控制的全姿态捕获方法，包括如下步骤：（1）速率阻尼；（2）恒星捕获；（3）姿态更新和星本体地磁强度计算；（4）太阳搜索和太阳定向姿态确定；（5）目标捕获姿态确定；（6）轮控调姿和磁力矩器卸载。本发明针对航天器全姿态捕获问题，提出一种工程可操作性强的、基于动量轮控制的全姿态捕获方法。

主权项

一种基于动量轮控制的全姿态捕获方法，其特征在于包括如下步骤：（1）速率阻尼根据陀螺测量数据预估姿态和角速度，动量轮作为执行机构，采用PD控制律，将卫星角速度阻尼到所确定的阈值；（2）恒星捕获速率阻尼完成一定时间后，所述一定时间指大于星敏感器全天区捕获时间指标，判断星敏感器数据，如果星敏感器没有识别出有效恒星，则转动星体一定角度以改变搜索天区，再判断星敏感器数据，直至完成恒星捕获，获得初始姿态，此过程动量轮作为执行机构，采用PD控制律；所述一定角度是指至少大于2倍星敏感器视场范围；（3）姿态更新和星本体地磁强度计算恒星捕获完成后，如果星敏感器数据有效，则根据双矢量几何定姿原理，由星敏感器数据直接更新卫星姿态；如果星敏感器数据无效，则根据陀螺测量数据预估姿态；根据卫星姿态和轨道，采用地磁强度拟合算法计算航天器本体地磁强度；（4）太阳搜索和太阳定向姿态确定根据太阳信息进行太阳搜索和太阳定向的姿态确定；（5）目标捕获姿态确定根据空间捕获目标、姿态和轨道信息，确定星体相对目标的姿态和角速度；（6）轮控调姿和磁力矩器卸载。采用动量轮作为执行机构完成太阳定向或目标捕获，采用PD控制律；通过角度限幅，限制星体转动角速度，避免动量轮饱和；利用星敏感器获得有效初始姿态后，采用磁力矩器进行动量轮卸载，提高动量轮吸收角动量的能力；在地磁强度和角动量偏差矢量的夹角在45‑135度范围内，角动量偏差至少大于2倍动量轮角动量测量误差，进行磁卸载。