[发明专利]一种双回路卫星姿态跟踪控制装置及方法

权利要求书

1.一种双回路卫星姿态跟踪控制装置，其特征在于，

包括内环回路和外环回路构成的姿控闭环； 所述内环回路包括依次连接的内环控制器、结构滤波模块、延迟模块以及陀螺敏感器； 所述外环回路包括依次连接的外环控制器、内环控制器、结构滤波模块、延迟模块、积分模块以及星敏感器； 

其中，所述内环回路中的内环控制器、结构滤波模块以及延迟模块与所述外环回路共用，所述外环回路的带宽小于所述内环回路；通过内环回路消除卫星姿态角速度偏差，通过外环回路消除卫星姿态角度偏差并控制系统的稳定性。

2.根据权利要求1所述的双回路卫星姿态跟踪控制装置，其特征在于，所述内环控制器采用双积分PI2控制器。

3.根据权利要求1所述的双回路卫星姿态跟踪控制装置，其特征在于，所述外环控制器采用P控制器。

4.根据权利要求1所述的双回路卫星姿态跟踪控制装置，其特征在于，所述装置进一步包括一前馈结构控制器，所述前馈结构控制器耦合至所述内环回路和外环回路之间，用于将姿态机动角度和角速度引入姿控闭环。

5.根据权利要求4所述的双回路卫星姿态跟踪控制装置，其特征在于，前馈控制环节：采用微分控制器。

6.一种采用权利要求1所述的双回路卫星姿态跟踪控制装置的卫星姿态跟踪控制方法，其特征在于，包含如下步骤： 

（1）外环控制器根据输入的姿态跟踪角度导引律控制系统稳定及卫星姿态角误差为零；

（2）内环控制器对输入的卫星姿态角速度进行抑制后，经过结构滤波模块低通滤波以及延迟模块延迟后为卫星星体提供控制力矩，控制力矩与干扰力矩共同作用于卫星星体+卫星太阳能帆板耦合动力学模型后输出的角速度信号； 

（3）陀螺敏感器测得卫星姿态角速度信息输出一包含测速误差的测量角速度，反馈至所述内环控制器，消除卫星姿态角速度偏差； 

（4）积分模块将卫星星体+卫星太阳能帆板耦合动力学模型输出的角速度信号积分得到姿态角信号，之后星敏感器输出一包含测角误差的测量姿态角，反馈至所述外环控制器，消除卫星姿态角度偏差并控制系统的稳定性。

7.根据权利要求6所述的双回路卫星姿态跟踪控制方法，其特征在于，所述装置进一步包括一前馈结构控制器，所述方法进一步包括： 通过所述前馈结构控制器将姿态机动角度和角速度引入姿控闭环。