[发明专利]末子级留轨应用子系统姿态控制方法

权利要求书

1.一种末子级留轨应用子系统姿态控制方法，其特征在于，包括：

末子级留轨应用子系统进入任务设定轨道后，在姿态控制器内预存有所述末子级留轨应用子系统的姿态角速率的设置阈值，当所述姿态角速率大于所述姿态控制器内的设置阈值，启动速率阻尼阶段，对所述末子级留轨应用子系统进行消旋处理；当所述姿态角速率小于等于所述姿态控制器内的设置阈值，所述末子级留轨应用子系统进入对地定向的稳态控制阶段；

其中，在所述速率阻尼阶段，所述姿态控制器采用Minus B-dot磁控律，利用三轴磁力矩器作为执行机构施加控制磁矩来阻尼所述末子级留轨应用子系统的俯仰轴、滚动轴、偏向轴的角速度，实现速率阻尼阶段的姿态控制；

其中，在所述稳态控制阶段，所述姿态控制器在俯仰回路采用带有时滞补偿的PD控制律，利用偏置动量轮和所述三轴磁力矩器作为执行机构施加控制磁矩来完成俯仰回路的姿态控制，同时消除时滞的影响；所述姿态控制器在滚动回路和偏置回路采用滑模控制律设计切换函数和变结构控制规律，构造所述末子级留轨应用子系统的滚动回路和偏航回路的控制指令。

2.根据权利要求1所述的末子级留轨应用子系统姿态控制方法，其特征在于：所述三轴磁力矩器的一种实现结构包括三根独立的性能相同的磁棒，三根磁棒分别沿所述末子级留轨应用子系统的X、Y、Z三轴安装。

3.根据权利要求1所述的末子级留轨应用子系统姿态控制方法，其特征在于，所述三轴磁力矩器作为执行机构施加的一种控制磁矩为：

即，

其中，M为三轴磁力矩器施加的控制磁矩，X、Y、Z三方向分别为[M_x M_yM_z]；为所述末子级留轨应用子系统本体系下的磁场矢量的变化率，X、Y、Z三方向为[B_bx B_by B_bz]，分别由磁强计的测量值进行差分处理后获得；K为控制增益系数，X、Y、Z三方向为k₁、k₂、k₃。

4.根据权利要求1所述的末子级留轨应用子系统姿态控制方法，其特征在于：所述偏置动量轮安装于所述俯仰轴的负方向。

5.根据权利要求1所述的末子级留轨应用子系统姿态控制方法，其特征在于，所述一种末子级留轨应用子系统姿态控制方法，还包括：

选定姿态敏感器，对所述末子级留轨应用子系统的姿态信息进行测量；

根据所述姿态敏感器的测量数据，选用姿态确定算法进行姿态确定。

6.根据权利要求5所述的末子级留轨应用子系统姿态控制方法，其特征在于，所述姿态确定算法包括：

当所述末子级留轨应用子系统工作在速率阻尼阶段时，所述姿态确定算法选用、但不限于双矢量定姿算法、单磁矢量定姿算法中的一种或几种；

当所述末子级留轨应用子系统工作在稳态控制阶段时，所述姿态确定算法选用、但不限于扩展卡尔曼滤波法、单磁矢量定姿算法中的一种或几种。

7.根据权利要求5所述的末子级留轨应用子系统姿态控制方法，其特征在于：所述姿态敏感器包括、但不限于太阳敏感器、三轴磁力矩器、磁强计、陀螺中的一种或几种。