[发明专利]月球飞行器定向天线指向控制系统仿真方法

说明书

本发明提供一种月球飞行器定向天线指向控制系统仿真方法，包括：步骤1，建立求解月球飞行器定向天线基于对地多目标的星上自主判定指向算法模型；步骤2，建立月球飞行器定向天线由于机械安装误差引起目标角度误差的小角度线性化修正模型；步骤3，实现基于控制器位置环及驱动器电流环的定向天线控制系统控制律设计；步骤4，建立基于步进电机驱动的两轴定向天线机构动力学方程；步骤5，建立定向天线控制系统闭环仿真模型。本发明针对月球飞行器在轨飞行定向天线对地指向控制要求，通过进行定向天线控制系统建模仿真，产品设计人员将能充分认识定向天线的系统特性，进而为优化定向天线系统方案设计提供有力的支撑。

技术领域

本发明涉及空间高精度指向机构控制系统数学仿真技术，具体涉及一种月球飞行器定向天线指向控制系统仿真方法。

背景技术

用于月球探测活动的月球飞行器与常轨地球卫星在对地通信上有较大差别，相对于地球卫星，月球飞行器距离地球距离更远相应能量损耗较大；同时月球飞行器在环月飞行时保持对月定向，使其相对于地球无固定的对地面相应对地指向矢量随着时间将发生变化。采用窄波束高增益可转动定向天线进行对地通信是一种较佳的解决方案。

如何针对月球飞行器定向天线指向控制系统进行系统仿真建模，是本领域亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明解决的技术问题是，针对月球飞行器在轨飞行定向天线对地指向控制要求，通过进行定向天线控制系统建模仿真，产品设计人员将能充分认识定向天线的系统特性，进而为优化定向天线系统方案设计提供有力的支撑。通过该仿真模型还可以为定向天线控制系统软件开发提供原型，缩短定向天线系统的软件开发周期。

为了解决上述问题，本发明提供一种月球飞行器定向天线指向控制系统仿真方法，包括以下步骤：

步骤1，建立求解月球飞行器定向天线基于对地多目标的星上自主判定指向算法模型；

步骤2，建立月球飞行器定向天线由于机械安装误差引起目标角度误差的小角度线性化修正模型；

步骤3，实现基于控制器位置环及驱动器电流环的定向天线控制系统控制律设计；

步骤4，建立基于步进电机驱动的两轴定向天线机构动力学方程；

步骤5，基于上述步骤1至步骤4，建立定向天线控制系统闭环仿真模型。

可选地，步骤1包括：在J2000地心惯性坐标系下，建立月球飞行器轨道坐标系三轴单位参考矢量；

计算月球飞行器定向天线对地面多个目标测站选择合适目标进行指向，选择原则为：当月球飞行器定向天线指向地面相应测站时，该测站仰角大于其指标要求；

建立地面测站相对于月球飞行器的方向矢量相对于月球飞行器定向天线两轴所需转动角度的解算模型。

可选地，还包括：在地面多测站的情况下，接收地面上行注数指定地面特定目标。

可选地，步骤2基于定向天线两轴转角模型进行机械安装误差修正。

可选地，所述机械安装误差修正包括：定向天线机构器上安装误差修正；定向天线机构本地转轴轴向部安装误差修正；定向天线旋转变压器安装误差修正。

可选地，步骤3包括：利用定向天线角度测量器、旋转变压器及步进电机绕组电流测量值，进行控制器位置环及驱动电流环的定向天线控制系统设计。

可选地，进行所述定向天线控制系统规律设计时，还需参考地点能够像天线控制器对步进电气的调速需求，驱动器的驱动方式采用优化后的电流闭环变频调幅调相驱动方式。

可选地，进行步骤3时，还需要基于地面多测站的情况，接收地面上行注数切换星上控制模式。