[发明专利]单轴快速机动航天器飞轮构型及所述飞轮构型的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天器飞轮构型及所述飞轮构型的优化方法。

背景技术

目前许多航天器需要执行快速机动以及机动后快速稳定的任务，通常对卫星机动指定角度的时间有严格的限制。在卫星姿态控制算法一定的情况下，卫星执行机构的能力决定了卫星机动所需的时间，然而执行机构的能力、数量的增加相对应的是卫星质量的增加，这对卫星的姿态控制是非常不利的。为了在不增加执行机构的前提下能够较快的完成机动任务，通常需要对卫星的执行机构进行合理的配置。

目前，不需要快速机动的卫星通常配备由四个飞轮，主要分为三正交+一斜装构型与四斜装构型两种。三正交+一斜装构型的正交安装的飞轮工作，斜装飞轮作为备份不工作。四斜装构型通常以俯仰轴为安装轴，安装角为二次型最优的安装方式，四个飞轮同时工作互为备份。针对快速机动卫星通常携带五个飞轮，以三正交+机动轴方向两个飞轮+一斜装的构型为主，此种构型方式并没有充分利用飞轮的能力，因此有必要对其构型进行改进。

发明内容

本发明是为了解决快速机动航天器飞轮能力利用不充分的问题，从而提供一种单轴快速机动航天器飞轮构型及所述飞轮构型的优化方法。

单轴快速机动航天器飞轮构型，该构型中包括有五个飞轮，其中一个飞轮的轴线与机动轴的轴线相重合，另外四个飞轮为斜装飞轮；

每个斜装飞轮的转轴与航天器机动轴的夹角均为β，β为实数；相邻两个斜装飞轮的转轴在航天器非机动平面上的投影的夹角为90°，位于所述航天器非机动平面上的每个斜装飞轮的投影与航天器俯仰轴的夹角和航天器偏航轴的夹角均为45°。

每个斜装飞轮的转轴与航天器机动轴的夹角β的取值范围是：

单轴快速机动航天器飞轮构型的优化方法，它由以下步骤实现：

步骤一、根据每个斜装飞轮的转轴与航天器机动轴的夹角β，构造飞轮的安装矩阵U：

U=1cosβcosβcosβcosβ022sinβ-22sinβ-22sinβ22sinβ022sinβ22sinβ-22sinβ-22sinβ]]>