[发明专利]星上有效载荷扫描机构大干扰力矩实时补偿方法

说明书

本发明公开了一种星上有效载荷扫描机构大干扰力矩实时补偿方法，其步骤主要包括：步骤一，当有效载荷扫描机构接收到中心管理计算机工作指令后，在启动以及运动过程中的加减速时刻通过串口向专用力矩补偿轮发送当前载荷的同步信息及当前工作模式判别代码，实现同步工作；步骤二，单个力矩补偿轮设计两路具备接收功能的RS422接口分别接收两个有效载荷的同步信息及当前工作模式判别代码等。步骤三，在具有大干扰力矩的有效载荷与飞轮组合之间，设计专用换向同步硬线，时间同步精度优于20us，相对传统软件校时方法提高时统精度，协同实现对星上有效载荷的干扰力矩实时补偿。本发明保证有效载荷干扰力矩与前馈力矩补偿之间的同步性。实现卫星高精度高可靠姿态稳定度控制。

技术领域

本发明涉及一种大干扰力矩实时补偿方法，特别是涉及一种星上有效载荷扫描机构大干扰力矩实时补偿方法。

背景技术

随着航天遥感任务的不断拓展和有效载荷技术的不断发展，全天域全天时遥感观测任务的需求越来越迫切，有效载荷机构运动带来大干扰力矩对卫星姿态稳定度的影响也越来越大。

目前关于星上有效载荷大干扰力矩实时补偿方法的介绍较少，经文献检索，中国发明专利号201310209592.3，专利名称为“一种带运动有效载荷卫星的前馈力矩补偿方法”，通过等效力矩补偿、基于开环的理论超前补偿和时间标定等手段，实现带运动载荷的高精度高稳定度控制。其应用对象干扰力矩小，最大不到0.11Nm，经仿真分析在小干扰力矩条件下，上述补偿结果对等效力矩补偿精度和时间不同步误差影响不敏感。但目前新型卫星大口径有效载荷的扫描机构运动干扰力矩已达到1Nm左右，运动机构干扰力矩的显著性，以及星上总线信息冲突导致时间延迟的时变性等，使得上述补偿方式已无法满足姿态稳定度优于5×10-4(°/s)的任务需求。

本发明通过设计与有效载荷运动特性匹配的专用力矩补偿轮以及同步信号协同设计，提出一种专用力矩补偿轮和飞轮组合的联合卫星有效载荷干扰力矩实时补偿方法，高可靠地保证卫星高姿态稳定度指标。目前没有发现同本发明类似技术说明，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种星上有效载荷扫描机构大干扰力矩实时补偿方法，其实现高精度姿态稳定度，以保证有效载荷干扰力矩与力矩补偿轮补偿力矩之间的高同步性，本发明在具有大干扰力矩的有效载荷之间，及其与力矩补偿轮之间，设计专用的换向同步硬线，从而使得时间同步精度能够优于20us，相对传统软件校时方法大大提高了时统精度。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种星上有效载荷扫描机构大干扰力矩实时补偿方法，其步骤主要包括：

步骤一，当有效载荷扫描机构接收到中心管理计算机工作指令后，在启动以及运动过程中的加减速时刻通过串口向专用力矩补偿轮发送当前载荷的同步信息及当前工作模式判别代码，实现同步工作；

步骤二，单个力矩补偿轮设计两路具备接收功能的RS422接口分别接收两个有效载荷的同步信息及当前工作模式判别代码；

步骤三，力矩补偿轮串口接收有效载荷模式判别码和同步信息后，立即启动该工作模式下的力矩补偿方式，并根据加减速极性信号，判断补偿力矩的极性进行前馈力矩补偿；

步骤四，中心管理计算机接收地面修正量，通过RS422接口向力矩补偿轮转发地面上注的力矩补偿量、力矩补偿修正参数进行在轨调整；一旦补偿轮失效，中心管理计算机切换至飞轮组合补偿工作模式，根据有效载荷扫描机构运动换向信号，实现有效载荷运动与飞轮组合地时间同步性，由中心管理计算机根据有效载荷工作模式向飞轮组合发送角动量辅助补偿量实现对载荷干扰力矩的补偿；

步骤五，对于具有多个大干扰力矩有效载荷的力矩补偿方式，力矩补偿轮在执行补偿指令时，接收到不同有效载荷指令，力矩补偿轮立即将新接收的力矩指令叠加到当前正在执行的力矩指令上作为新的力矩指令，两个指令叠加部分执行完后继续执行未执行完的补偿指令，直到两个指令执行结束。