[发明专利]磁控非自旋对日定向方法

说明书

本发明所述的磁控非自旋对日定向方法，提供一种在轨全程实施磁控非自旋对日定向的方法，相对于现有磁控对日方法的不足之处而可有效地解决因星体转动角速度带来的陀螺力矩以及磁场在轨道面变化带来的对日夹角误差过大的问题，从而实现非自旋磁控下的光照区域快速准确对日调节。磁控非自旋对日定向方法，是通过对磁力矩器磁矩在磁场强度为法向量平面力矩的控制，实现单轴对日定向调节。

技术领域

本发明涉及一种调节在轨卫星的帆板实施磁控非自旋对日定向的方法，属于航空航天设计领域。

背景技术

随着国内卫星姿态与在轨控制技术的快速发展，在轨卫星的能源安全性能与平台存活时间得以不断提升。对于在轨微纳卫星来说，当出现某些非自主能够解决的问题时平台通常将卫星转入能量消耗最小的模式以等待地面进行处理、保证卫星在轨的安全。如关闭星上大功率载荷和执行器，采用最低能耗配置并进入磁控对日模式，从而确保在光照区太阳光按照设定的夹角入射太阳帆板，因此磁控对日模式的可靠性和控制精度直接影响卫星在轨最小工作模式的有效性，对卫星平台的安全起着至关重要的作用。

目前所使用的磁控旋转对日定向方法，由于受陀螺力矩以及磁场在轨道微分叉乘磁场因素的影响，使得卫星非自旋轴向角速度存在一定的波动，且自旋轴倾向转到轨道法向方向会造成卫星期望对日方向和太阳矢量方向存在较大的误差。现有通常的帆板法向和太阳矢量方向夹角在20度以上，能源效率较低。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的磁控非自旋对日定向方法，在于解决上述现有技术存在的问题而提供一种在轨全程实施磁控非自旋对日定向的方法，相对于现有磁控对日方法的不足之处而可有效地解决因星体转动角速度带来的陀螺力矩以及磁场在轨道面变化带来的对日夹角误差过大的问题，从而实现非自旋磁控下的光照区域快速准确对日调节。

为实现上述设计目的，所述的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磁场强度为法向量平面力矩的控制，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，

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；