一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法 |
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申请号 | CN202410077488.1 | 申请日 | 2024-01-19 | 公开(公告)号 | CN117842391A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
申请人 | 上海航天控制技术研究所; | 发明人 | 周连文; 何益康; 林书宇; 孙梓煜; 沈怡颹; | ||||
摘要 | 本 发明 提供了一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,包括:建立对日 跟踪 姿态 基准系中大椭圆轨道卫星与太阳 位置 关系模型;根据卫星与太阳位置关系模型定义大椭圆轨道卫星的太阳阵驱动偏差;以太阳阵驱动偏差作为太阳阵驱动控制的输入,确定大椭圆轨道卫星的太阳阵变速跟踪控制规律,实施太阳阵对日定向。采用本发明大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,太阳阵变速驱动平缓,可以确保太阳阵对日稳定跟踪,也有效地减小了对姿态稳定的影响。 | ||||||
权利要求 | 1.一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法技术领域[0001] 本发明属于大椭圆轨道卫星太阳阵驱动控制设计领域,特别涉及一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法。 背景技术[0002] 随着科技的飞速发展,科学观测应用需求的不断增长,许多任务采用大椭圆轨道对实现某种特定的任务目标具有更多的优势。不同于太阳同步轨道卫星和地球静止轨道卫星,太阳阵驱动采用固定转速就可以获得较好的光照。而大椭圆轨道卫星的轨道角速度是连续变化的,采用固定转速驱动太阳阵已无法保证大椭圆轨道卫星科学观测时的能源供应。因此,必须采用变速驱动,才能保证太阳阵对日稳定跟踪。 发明内容[0003] 为了克服现有技术中的不足,本发明人进行了锐意研究,提供了一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,利用太阳的位置矢量、对日跟踪姿态基准确定大椭圆轨道卫星的太阳阵驱动偏差,采用单向穿越实现太阳阵变速驱动,保证太阳对日定向。 [0004] 本发明提供的技术方案如下: [0005] 第一方面,一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,包括: [0006] 建立对日跟踪姿态基准系中大椭圆轨道卫星与太阳位置关系模型; [0007] 根据卫星与太阳位置关系模型确定大椭圆轨道卫星的太阳阵驱动偏差; [0008] 以太阳阵驱动偏差作为太阳阵驱动控制的输入,确定大椭圆轨道卫星的太阳阵变速跟踪控制规律,实施太阳阵对日定向。 [0009] 第二方面,一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动装置,包括: [0010] 第一模块,用于建立对日跟踪姿态基准系中大椭圆轨道卫星与太阳位置关系模型; [0011] 第二模块,用于根据卫星与太阳位置关系模型确定大椭圆轨道卫星的太阳阵驱动偏差; [0012] 第三模块,用于以太阳阵驱动偏差作为太阳阵驱动控制的输入,确定大椭圆轨道卫星的太阳阵变速跟踪控制规律,实施太阳阵对日定向。 [0013] 第三方面,一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动设备,包括: [0014] 一个或多个处理器; [0015] 存储装置,用于存储一个或多个程序, [0016] 当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实施第一方面所述的一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法。 [0017] 第四方面,一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实施第一方面所述的一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法。 [0018] 根据本发明提供的一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,具有以下有益效果: [0019] 本发明提供的一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,利用卫星与太阳位置关系在对日跟踪姿态基准中的数学模型,将太阳阵驱动偏差作为输入,采用单向穿越确定太阳阵变速驱动控制。在该方法下,太阳阵变速驱动平缓,可以确保太阳阵对日稳定跟踪,也有效地减小了对姿态稳定的影响。附图说明 [0020] 图1为本发明的大椭圆轨道卫星太阳阵变速驱动方法示意图。 具体实施方式[0021] 下面通过对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。 [0022] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。 [0023] 本发明提供了一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法,如图1所示,包括: [0024] 一、建立对日跟踪姿态基准系中大椭圆轨道卫星与太阳位置关系模型,确定对日跟踪姿态基准系中太阳相对卫星的运动规律。 [0025] 定义太阳矢量Rsi为惯性系中卫星指向太阳的矢量; [0026] 定义对日跟踪姿态基准系OrXrYrZr中,卫星位于该坐标系的原点,OrZr指向目标,OrYr垂直于太阳矢量和OrZr确定的平面; [0027] 定义卫星本体坐标系ObXbYbZb中,卫星本体系的原点与对日跟踪姿态基准系的原点重合; [0028] 定义太阳阵坐标系OFXFYFZF,原点位于太阳阵安装角链,OFYF与卫星本体坐标系ObYb一致,太阳阵绕OFYF转动。太阳阵转角为0时,太阳阵的法向与‑ObZb一致。 [0029] 卫星本体坐标系至太阳阵坐标系的转换矩阵为: [0030] [0031] 其中αF为太阳阵的转角位置。 [0032] 太阳矢量在对日跟踪姿态基准系中的分量为: [0033] [0034] 其中Ari为惯性系到对日跟踪姿态基准系的转换矩阵,(Sx,Sy,Sz)为太阳矢量在对日跟踪姿态基准系中的三维分量。 [0035] 二、根据卫星与太阳位置关系模型确定大椭圆轨道卫星的太阳阵驱动偏差。 [0036] 太阳矢量在太阳阵坐标系中的分量为: [0037] [0038] 太阳阵对日跟踪,太阳阵驱动的目标角度αFr须满足: [0039] ‑Sxcos(αFr)+Szsin(αFr)=0 [0040] 因此,太阳阵驱动的目标角度αFr为: [0041] αFr=arctan(‑Sx,‑Sz) [0042] 太阳阵驱动的目标角速度为: [0043] ωF=(αFr(k)‑αFr(k‑1))/T [0044] 其中,T为帆板控制周期,αFr(k)为当前控制周期的目标角度,αFr(k‑1)为上一控制周期的目标角度。 [0045] 太阳阵驱动角度偏差θF为: [0046] θF=αF‑αFr [0047] 三、以太阳阵驱动偏差作为太阳阵驱动控制的输入,采用单向穿越确定大椭圆轨道卫星的太阳阵变速跟踪控制规律,实施太阳阵对日定向。 [0048] 根据大椭圆轨道卫星的轨道角速度变化特性,将太阳阵驱动角速度档位按照从小到大的顺序制档位表。 [0049] 目标角速度向下截断误差,即: [0050] ωFt=floor(ωF*1000) [0051] 其中,ωFt为取整目标角速度。 [0052] floor为向下取整函数: [0053] [0054] 其中a、b分别表示数值的整数部分和分数部分。 [0055] 为减小太阳阵驱动对姿态稳定度影响,采用加档或减档进行档位更换。 [0056] 太阳阵在跟踪模式时,加档状态Flag_add为: [0057] [0058] 当取整目标角速度ωFt<0时,转向为负,则驱动档位为: [0059] [0060] 当取整目标角速度ωFt≥0时,转向为正,则驱动档位为: [0061] [0062] 根据ωFq在档位表中选取对应的角速度去驱动太阳阵,实现太阳阵的稳定对日跟踪。 [0063] 本发明还提供了一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动装置,包括: [0064] 第一模块,用于建立对日跟踪姿态基准系中大椭圆轨道卫星与太阳位置关系模型; [0065] 第二模块,用于根据卫星与太阳位置关系模型确定大椭圆轨道卫星的太阳阵驱动偏差; [0066] 第三模块,用于以太阳阵驱动偏差作为太阳阵驱动控制的输入,确定大椭圆轨道卫星的太阳阵变速跟踪控制规律,实施太阳阵对日定向。 [0067] 本发明还提供了一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动设备,包括: [0068] 一个或多个处理器; [0069] 存储装置,用于存储一个或多个程序, [0070] 当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实施前述所述的一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法。 [0071] 本发明还提供了一种可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实施前述所述的一种大椭圆轨道太阳阵变速驱动方法。 [0072] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的装置、设备和可读存储介质的具体工作过程,可以参考前述方法中的对应过程,在此不再赘述。 [0073] 本申请的装置、设备和可读存储介质技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read‑OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 [0074] 本领域技术人员应该可以意识到,在上述一个或多个示例中,本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时,可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质,其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。 [0075] 以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。 |