[发明专利]一种控制力矩陀螺群的高精度力矩输出控制方法

权利要求书

1.一种控制力矩陀螺群的高精度力矩输出控制方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)首先根据控制力矩陀螺群的构型、框架角位置建立控制力矩陀螺群的动力学模型，所述的动力学模型采用整个控制力矩陀螺群的角动量表示；

(2)根据控制力矩陀螺群的动力学模型、卫星姿态机动的角速度、卫星控制系统所需的力矩输出构造奇异回避操纵律算法和确定控制力矩陀螺群接近奇异区域的距离阈值d₁和阈值d₂，其中，阈值d₁＞阈值d₂，所述的阈值d₁和阈值d₂满足：

0＜d₂＜d₁＜1，d₁/d₂范围[1.5-3.5]，具体根据控制力矩陀螺群的期望力矩的幅值和频率确定，选取d₁取值范围[0.3-0.8]；

所述的奇异回避操纵律算法为：δ·(t)=C+h·=CT(CCT+λE)-1h·]]>

为控制力矩陀螺群角动量的导数；

λ为奇异回避算法调节参数；

为奇异回避操纵律算法的矩阵结构，为相应控制力矩陀螺的相位角偏差，ω_c为控制力矩陀螺群操纵律奇异回避算法的调节频率，ζ₀奇异回避操纵律算法的矩阵调节参数幅值，t为时间；

C=J(δ(t))]]>

=-cosβcosδ1sinδ2...cosβcosδi-1-sinδi...cosβcosδn-1-sinδnsinδ1-cosβcosδ2...sinδi-1cosβcosδi...sinδn-1cosβcosδnsinβcosδ1sinβcosδ2...sinβcosδi-1sinβcosδi...sinβcosδn-1sinβcosδn]]>

(3)对控制力矩陀螺群的动力学模型进行奇异性判断，计算控制力矩陀螺群奇异度量值D，如果D＞d₁则控制力矩陀螺群的操纵律直接用伪逆操纵律算法，如果d₂＜D＜d₁，则减小奇异回避操纵律算法中的参数λ的调节幅度，如果0＜D＜d₂，则增大奇异回避操纵律算法中的参数λ的调节幅度；

(4)根据步骤(3)中确定的操纵律，计算控制力矩陀螺群各个控制力矩陀螺的框架角速率值；

(5)将所述的框架角速率积分计算得到框架角位置输入给步骤(1)进行循环计算，并根据框架角速率值驱动控制力矩陀螺群输出力矩给卫星。

2.根据权利要求1所述的一种控制力矩陀螺群的高精度力矩输出控制方法，其特征在于：所述的控制力矩陀螺群动力学模型的建立由控制力矩陀螺群的构型和框架角位置确定，首先由控制力矩陀螺群的构型确定每个控制力矩陀螺的安装位置和安装角度，计算出控制力矩陀螺群的角动量矩阵：

M=-cosβsinδ1-cosδ2...cosβsinδi-1-sinδi...cosβsinδn-i-sinδn-cosδ1-cosβcosδ2...-cosδi-1cosβsinδi...-cosδn-1cosβsinδnsinβsinδ1sinβsinδ2...sinβsinδi-1sinβsinδi...sinβsinδn-1sinβsinδn]]>

然后，由控制力矩陀螺群的角动量矩阵计算出整个控制力矩陀螺群的角动量：其中，h₀为每个控制力矩陀螺的标称角动量值，参数β值为控制力矩陀螺框架轴与卫星本体系Z轴的夹角；δ_i为控制力矩陀螺的框架角位置，n控制力矩陀螺群中控制力矩陀螺的个数。