[发明专利]双超卫星八杆六自由度卫星平台解耦控制方法

权利要求书

1.一种双超卫星八杆六自由度卫星平台的解耦控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)建立载荷舱姿态动力学方程：

其中，F_i为磁浮机构产生的姿控力，T_d1为外界长周期干扰，能够通过磁浮机构的作用消除；I_p为载荷舱的惯量矩阵，为载荷舱角加速度，ω_p为载荷舱角速度，l_i为每个磁浮机构的力臂；

(b)建立平台舱姿态动力学方程为：

式中，I_s为平台舱惯量矩阵，ω为平台舱角速度，C_af1为+Y方向太阳帆板振动对卫星中心体转动的耦合系数阵，C_af2为-Y方向太阳帆板振动对卫星中心体转动的耦合系数阵，q_f1为+Y方向太阳帆板模态坐标，q_f2为-Y方向太阳帆板模态坐标，T_c为飞轮控制力矩，T_d2为帆板转动干扰力矩，Λ_f为太阳帆板模态频率对角阵，ζ_f为太阳帆板模态阻尼系数；为平台舱角加速度，为+Y方向太阳帆板模态坐标的二阶导数，为-Y方向太阳帆板模态坐标的二阶导数，为+Y方向太阳帆板模态坐标的一阶导数，为-Y方向太阳帆板模态坐标的一阶导数，l′_i为每个磁浮机构的力臂，为+Y方向太阳帆板振动对卫星中心体转动的耦合系数阵的转置，为-Y方向太阳帆板振动对卫星中心体转动的耦合系数阵的转置；

(c)建立载荷舱位置控制方程：

式中，M_p为载荷舱质量，a_p为载荷舱加速度；

(d)载荷舱沿x方向平动时，磁浮机构B2、B4产生的相对位置控制力分别为ΔF_x； 沿Y方向平动时，磁浮机构B1、B3产生的相对位置控制力分别为ΔF_y；沿z方向平动时，磁浮机构A1、A2、A3、A4产生的相对位置控制力分别为ΔF_z；同理，磁浮机构A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4使载荷舱旋转时产生的姿控力分别为F_A1，F_A2，F_A3，F_A4，F_B1，F_B2，F_B3，F_B4；

沿x方向的平动控制力F_sx为：

F_sx＝F_B2+ΔF_x+F_B4+ΔF_x＝F_B2+F_B4+2ΔF_x；

此时对于平动控制力F_sx的约束条件为：由磁浮机构A1、A2、A3、A4产生一个绕y轴的力矩，抵消由ΔF_x产生的力矩；

沿Y方向的平动控制力F_sy为：

F_sy＝F_B1+ΔF_y+F_B3+ΔF_y＝F_B1+F_B3+2ΔF_y；

此时对平动控制力F_sy的约束条件为：由磁浮机构A1、A2、A3、A4产生一个绕x轴的力矩，抵消由ΔF_y产生的力矩；

沿z方向的平动控制力F_sz为：

F_sz＝F_A1+ΔF_z+F_A2+ΔF_z+F_A3+ΔF_z+F_A4+ΔF_z＝F_A1+F_A2+F_A3+F_A4+4ΔF_z；

通过使F_B2＝-F_B4，F_B1＝-F_B3，F_A1+F_A2+F_A3+F_A4＝0，确保姿控力对载荷舱的平移没有任何影响；

绕x方向的转动控制力T_rx为：

式中，l₁为磁浮机构安装面的长度；

绕y方向的转动控制力T_ry为：

式中，l₃为磁浮机构安装面的宽度；

绕z方向的转动控制力T_rz为：

通过使F_B2＝-F_B4，F_B1＝-F_B3，F_A1+F_A2+F_A3+F_A4＝0，使载荷舱的姿态与载荷舱和平台舱相对位置控制力完全解耦；此时载荷舱的动力学方程为：

式中：I_px、I_py、I_pz分别为载荷舱绕x、y、z轴的转动惯量，分别为载荷舱绕x、y、z轴的角加速度，ω_px、ω_py、ω_pz分别为载荷舱绕x、y、z轴的角速度，l₁、l₃、l₂分别为磁浮机构安装面的长、宽、上下安装面的距离，F_x、F_y、F_z分别为单个磁浮机构在x、y、z方向的作用力，分别为载荷舱沿x、y、z轴的加速度；

所述双超卫星八杆六自由度卫星平台，包括载荷舱、平台舱和悬浮装置，所述悬浮装置设置于载荷舱与平台舱之间，所述载荷舱与平台舱通过悬浮装置非接触设置；

所述悬浮装置包括八个磁浮机构，分别为磁浮机构A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4，八个磁浮机构A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4对称布局在平台舱上，其中，磁浮机构A1、A2、A3、A4位于平台舱的四个边角位置，且方向沿Z轴方向；磁浮机构B1、B2、B3、B4位于卫星平台平台舱的四边中点位置，其中，磁浮机构B1、B3方向沿Y轴方向，磁浮机构B2、B4方向沿X轴方向。