[发明专利]磁控非自旋对日定向方法

权利要求书

1.一种磁控非自旋对日定向方法，其特征在于：通过对磁力矩器磁矩在以磁场强度为法向量的平面上进行控制，实现单轴对日定向调节，期望控制力矩的T_dir的计算公式如下，

T_dir＝J₀{k₁θsgn(V_torque·S_A)V_torque-k₂(V_torque·ω_mag)V_torque-k₃(ω_mag-(V_torque·ω_mag)V_torque)}

其中，·表示向量的点乘，

×表示叉乘，

|·|表示向量的范数，

sgn(·)为符号函数，

J₀∈R^3×3是卫星地面标定的转动惯量，

k₁,k₂,k₃∈R¹为磁控对日算法的控制系数，

θ∈R¹是测量或者计算得到的卫星本体系太阳矢量S_m∈R^3×1与期望得到的本体系太阳矢量S_d∈R^3×1之间的夹角，

ω_mag∈R^3×1表示卫星惯性系角度在以磁场矢量为法向量的平面上角速度分量，

V_torque∈R^3×1表示期望磁矩施加的磁力矩方向，

S_A∈R^3×1为S_m叉乘S_d得到的向量，

V_mag表示卫星本体系磁场强度B_b∈R^3×1的单位矢量方向，

ω_bi∈R^3×1为卫星本体系相对于惯性系的角速度；

上述参数以下式具体表示，ω_mag＝ω_bi-(ω_bi·V_mag)V_mag

S_A＝S_m×S_d,S_B＝S_m+S_d

如上述对日定向方法的调节过程包括如下步骤，

(1)、根据当前卫星本体系单位化太阳矢量方向S_m和期望得到的本体系太阳矢量S_d计算得到S_A和S_B；

(2)依据S_A和S_B计算得到转动轴平面的单位法向量V_spin；

(3)依据当前的卫星本体系磁场强度B_b计算得到单位化磁场矢量方向V_mag；

(4)根据向量V_spin和向量V_mag叉乘得到转动轴平面和角加速平面之间的交线矢量

方向V_torque，该矢量方向垂直于卫星本体系磁场强度，同时可以作为转动轴使得当前太阳矢量方向转向期望太阳矢量方向；

(5)利用卫星测量得到的本体系角速度ω_bi和磁场矢量V_mag计算得到角速度在角加速平面上的分量ω_mag；该分量与磁场矢量垂直并分成两部分，一部分与转动轴V_torque平行，一部分与转动轴V_torque垂直；

(6)根据当前卫星本体系单位化太阳矢量方向S_m和期望得到的本体系太阳矢量S_d，计算得两个矢量之间的夹角θ；

(7)通过在转动轴V_torque方向产生以误差角θ为角度误差的力矩，实现当前测量太阳矢量趋于期望太阳矢量方向；

(8)最后利用公式计算得到在角加速平面上的期望控制力矩并计算得到期望控制磁矩，磁矩计算公式为m_b＝B_b×T_dir/||B_b||²

通过对磁力矩器磁矩在以磁场强度为法向量的平面上进行控制，以实现单轴对日定向调节。