[发明专利]一种机动过程中天线预置的高稳定度控制方法

说明书

一种机动过程中天线预置的高稳定度控制方法，包括步骤如下：(1)在卫星姿态机动开始时向天线发送角度预置指令；(2)在卫星姿态机动期间和姿态机动结束后的稳定控制期间，根据姿态机动目标角度、卫星当前轨道位置和天线接收站位置，实时计算天线理论目标转动角度，并发送给天线用于预置和预置完成后的跟踪。本发明的方法根据天线大角度预置运动时干扰力矩较大而平稳跟踪时干扰力矩较小的特点，将卫星天线预置过程放在姿态机动阶段完成，充分利用卫星姿态机动阶段的高控制带宽和快速调整能力，对天线预置干扰力矩带来的姿态扰动进行快速稳定，避免了天线预置干扰力矩对姿态稳定度的不利影响。

技术领域

本发明涉及航天器姿态确定与控制领域，特别是一种机动过程中天线预置的高稳定度控制方法。

背景技术

卫星配置可动数传天线和中继天线等具有转动机构的部件时，天线运动带来的干扰力矩对姿态高稳定度控制是重要的扰动因素，特别是天线大角度预置运动时干扰力矩更为显著。天线大角度预置过程对整星的干扰较为复杂，在快速机动阶段存在较大转动角速度，对星体具有反作用的偏置角动量，需要依靠姿态控制系统的角动量交换机构快速吸收；在启动阶段和到位阶段存在转动角速度的快速变化，对星体产生的反作用力矩接近于冲激干扰力矩，其大小与转动角速度的大小、方向和变化率均相关，与转动机构控制的动态过程相耦合，难以精确估计。仅靠现有姿态控制系统的闭环反馈控制无法有效抵消所造成的姿态扰动，而使用前馈估计补偿方法又难以精确估计干扰力矩，无法保证姿态的高稳定度控制。为解决这一类问题，需要针对天线预置过程中的高稳定度控制提出新的控制方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种机动过程中天线预置的高稳定度控制方法，根据天线大角度预置运动时干扰力矩较大而平稳跟踪时干扰力矩较小的特点，将卫星天线预置过程放在姿态机动阶段完成，充分利用卫星姿态机动阶段的高控制带宽和快速调整能力，对天线预置干扰力矩带来的姿态扰动进行快速稳定，避免了天线预置干扰力矩对姿态稳定度的不利影响。

本发明的技术解决方案是：一种机动过程中天线预置的高稳定度控制方法，包括步骤如下：

(1)在卫星姿态机动开始时向天线发送角度预置指令；

(2)在卫星姿态机动期间和姿态机动结束后的稳定控制期间，根据姿态机动目标角度[φ_t,θ_t,ψ_t]^T、卫星当前轨道位置和天线接收站位置实时计算天线理论目标转动角度[α_t,β_t]^T，并发送给天线用于预置和预置完成后的跟踪。

步骤(2)的具体步骤如下：

根据姿态机动目标角度[φ_t,θ_t,ψ_t]^T，计算机动目标姿态相对于卫星轨道坐标系的转换矩阵C_TO＝Euler2Mat(φ_t,θ_t,ψ_t)，其中，Euler2Mat()为与约定转序有关的从欧拉角到方向余弦阵的转换函数；φ_t,θ_t,ψ_t分别表示姿态机动的目标滚动角、目标俯仰角和目标偏航角；

根据卫星当前轨道位置在惯性系下的坐标和天线接收站位置在惯性系下的坐标计算从卫星当前轨道位置到天线接收站位置的相对矢量在惯性系中的表示

根据轨道计算给出的卫星轨道坐标系相对于惯性系的转换矩阵C_oi和天线安装坐标系相对于卫星本体坐标系的转换矩阵C_ab，计算从卫星当前轨道位置到天线接收站位置的相对矢量在天线安装坐标系中的表示三轴分量的表示形式为