一种增加前馈补偿改善磁控能力的方法

摘要

本发明涉及一种增加前馈补偿改善磁控能力的方法，包括：(1)根据卫星上双轴帆板的A轴转角α_F和B轴转角β_F，以及地磁场强度矢量计算前馈补偿力矩T_F，本方法中涉及的外扰力矩主要是重力梯度力矩(2)采用比例-微分控制律计算x轴的常规磁控力矩(3)根据前馈补偿力矩T_F与常规的磁控力矩T_m计算卫星Y轴的磁矩M_y，本发明方法可以在不增加硬件设备的条件下，大大提高偏置动量卫星的磁控能力，有效地改善姿态控制精度，本发明方法已经过在卫星轨测试，取得良好的效果，当卫星所受外扰较大的情况下，可以将姿态指向精度从1度提高至0.5度以内，大大改善了卫星的姿态控制指标。

主权项

1.一种增加前馈补偿改善磁控能力的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)根据卫星上双轴帆板的A轴转角α_F和B轴转角β_F，以及地磁场强度矢量计算前馈补偿力矩T_F，具体方法如下：T_F＝SIGN_α·SIGN_β·SIGN_Bz·FV其中：${\overrightarrow{B}}_b={[B_{\mathrm{bx}},B_{\mathrm{by}},B_{\mathrm{bz}}]}^T,$$\left|B_b\right|=\sqrt{{B_{\mathrm{bx}}}^2+{B_{\mathrm{by}}}^2+{B_{\mathrm{bz}}}^2}$B_bx，B_by，B_bz分别为地磁场强度矢量在卫星笛卡尔坐标系x轴、y轴、z轴的分量；SIGN_β＝sign(β_F)；SIGN_Bz＝sign(B_bz)；sign()为取符号函数；$\mathrm{FV}=\left\{\begin{array}{cc}{k}_{F2}& \frac{\pi }{6}<\left|{\beta }_F\right|\\ k_{F1}& \frac{\pi }{12}<\left|{\beta }_F\right|\le \frac{\pi }{6}\\ 0& \left|{\beta }_F\right|\le \frac{\pi }{12}\end{array}\right.$k_F1，k_F2为补偿力矩幅值的分段参数，且k_F2＞k_F1。所述卫星双轴帆板的A轴和B轴为卫星帆板具有的两个旋转自由度，其中A轴以垂直卫星运行轨道面的方向旋转，B轴嵌套在A轴之内，即A轴可以带动B轴一起旋转，B轴的旋转方向定义为：当帆板处于零位状态，卫星前进的方向即为B轴的旋转方向，所述零位状态是指A轴和B轴的转角输出均为0的状态；(2)根据比例-微分控制律计算出常规的磁控力矩T_m，计算公式如下：其中：k_PX：比例-微分控制律中位置的修正系数；k_DX：比例-微分控制律中速度的修正系数；B_bx，B_bz：地磁场强度矢量在X轴，Z轴的分量卫星X轴的姿态角；卫星X轴的姿态角速度；(3)根据前馈补偿力矩T_F与常规的磁控力矩T_m计算卫星Y轴的磁矩M_y，公式如下：(4)卫星Y轴的磁矩M_y和地磁场作用后产生X轴的磁控力矩T_x，用于卫星的姿态控制。