[發明專利]一種冗余飛輪組角動量自主管理方法有效
| 申請號： | 201310209404.7 | 申請日： | 2013-05-30 |
| 公開（公告）號： | CN103274058A | 公開（公告）日： | 2013-09-04 |
| 發明（設計）人： | 劉一武;陳守磊;湯亮;朱蓮枝;于嘉茹;嚴欣穎;劉端;郭廷榮;胡少春 | 申請（專利權）人： | 北京控制工程研究所 |
| 主分類號： | B64G1/24 | 分類號： | B64G1/24 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 褚鵬蛟 |
| 地址： | 100080 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 冗余 飛輪 角動量 自主 管理 方法 | ||
1.一種冗余飛輪組角動量自主管理方法,所述冗余飛輪組包括至少4個飛輪，其特征在于，包括如下步驟:
利用三軸穩定衛星外擾力矩的周期性規律設置卸載周期T，并估計卸載周期內外擾力矩積累的角動量HI(T)；
根據所述卸載周期內外擾力矩積累的角動量HI(T)設置合成角動量初值H0；
根據初始的工作輪組或故障處理重構后的工作輪組，確定工作輪組角動量目標值h(t)和工作輪組零運動空間的目標角動量hZ；
根據工作輪組零運動空間的目標角動量hZ和合成角動量初值H0確定工作輪組卸載目標角動量h(0)；
在卸載時刻，采用噴氣控制和輪子轉速控制將工作輪組的角動量控制到卸載目標角動量h(0)；在非卸載時刻，根據零運動控制律對飛輪進行控制，將工作輪組角動量控制至所述工作輪組角動量目標值h(t)。
2.如權利要求1所述的冗余飛輪組角動量自主管理方法，其特征在于：合成角動量初值H0的計算公式為：
其中，ABI(T)為卸載時刻T本體系相對慣性系的姿態矩陣。
3.如權利要求1所述的冗余飛輪組角動量自主管理方法，其特征在于：工作輪組角動量目標值h(t)的計算公式為：
h(t)=hΖ+DH(t)，t∈[0?T]
其中，D為工作輪組在衛星本體的安裝矩陣C的偽逆，H(t)為t時刻標稱輪組的合成角動量，H(t)=ABI(t)[AIB(0)H0+HI(t)]，ABI(t)為t時刻本體系相對慣性系的姿態矩陣，AIB(0)為0時刻慣性系相對本體系的姿態矩陣。
4.如權利要求3所述的冗余飛輪組角動量自主管理方法，其特征在于：hZ計算公式為：hΖ=b·e
其中，b是根據工作輪組構型設定的標量，e為單位向量，并滿足Ce=0。
5.如權利要求4所述的冗余飛輪組角動量自主管理方法，其特征在于：
e的確定方法為：當工作輪組的個數n為四個時，根據Ce=0和e為單位向量能夠唯一確定e；當工作輪組的個數n為大于四個時，Cx=0有n-3個正交解基，x為與安裝矩陣C相乘等于0的任意n維向量，e為其線性組合，按照絕對值最大的分量與絕對值最小的分量之比最接近1的指標確定e；
b的確定方法為：根據HI(t)的先驗知識，DH(t)范圍已知，使h(t)各分量在t∈[0?T]保持符號不變、且有適當的上下確界為原則，確定b。
6.如權利要求1所述的冗余飛輪組角動量自主管理方法，其特征在于，所述零運動控制律的公式為：
TZ=-kMK(Mhm-hΖ)
其中，TZ為零運動控制力矩，M=E-DC，E是n×n的單位矩陣；n為工作輪組的個數；hm為測量的工作輪組角動量向量，K為時變正定矩陣，k為大于零的時變標量。
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