[发明专利]一种提高卫星能源使用效率的短期有效载荷工作规划方法

权利要求书

1.一种提高卫星能源使用效率的短期有效载荷工作规划方法，其特征在于步骤如下：

1)建立能源约束条件，包括当圈能量平衡条件和当圈放电深度约束条件；

当圈能量平衡条件：轨道周期结束时蓄电池组的充放电量Q(T₀)≥Q_e；

当圈放电深度约束条件：在一个轨道圈内任一时刻的当前电量

Q(t)≥Q_e·DOD_max；

其中:Q_e为卫星所用蓄电池组的额定电量；T₀为从阴影区起始的轨道周期时间；DOD_max为设计允许的最大放电深度；Q(T₀)为一个轨道周期结束时的当前电量值；t为以开始进入阴影区为起点的时间，范围为[0,T₀]；

2)获取太阳光矢量与太阳电池阵正面法线的夹角β角，以及轨道周期内的阴影时间T₁；获取卫星在轨运行时的长期加电设备的功率P₁；根据卫星短期载荷工作的任务规划，获取在一个轨道圈内各个短期载荷的功耗、工作的时机和时间长度：(P₂₁,t₁)、(P₂₂,t₂)……，其中P₂₁为短期载荷1的负载功耗，t₁为在此轨道周期内短期载荷1工作的总时长，P₂₂为短期载荷2的负载功耗，t₂为在此轨道周期内短期载荷2工作的总时长……，获取侧摆的时机和时间长度，及侧摆角度α的大小；计算获得卫星在轨正常姿态飞行时光照时间的太阳电池阵输出功率p₀＝P_zcos(β)，其中P_z为寿命末期太阳光垂直照射太阳电池阵时的输出功率；卫星侧摆时，计算获得太阳电池阵输出功率p₀＝P_z[sinαsinθsinβ+cosαcosβ+(1-cosα)cosθcosθcosβ]，其中α为卫星侧摆角度，

3)以开始进入阴影时间作为卫星运行中一个轨道周期的开始，计算当前电量其中i(t)＝b(p₀-P₁-p₂)为当前时刻作用在蓄电池组上的电流；a为电流积分因子，充电时其中k₀为蓄电池组的再充电系数，放电时其中k₁为充电调节器效率，k₂为放电调节器效率，k₃为放电线路损耗；为功率转化系数，U_c为蓄电池组充电时的电压；p₀为太阳电池阵实际的输出功率，根据任务规划中侧摆的情况而变化，是由任务规划决定的关于时间t的函数；p₂为卫星短期载荷的功耗，根据任务规划中不同短期载荷的工作情况而变化，是由任务规划决定的关于时间t的函数；U_f表示当蓄电池组放电时蓄电池组电压，取为恒定值；

4)根据任务规划及已知输入条件，进行一个轨道圈内的当前电量Q(t)的积分计算，将计算结果代入能源约束条件，若满足Q(T₀)≥Q_e且Q(t)≥Q_e·DOD_max，则认为任务规划有效；若不满足，则需要调整各个短期载荷工作的时机和时间长度，以及侧摆的时机和时间长度，及侧摆角度大小，重新计算，直到满足能源约束条件为止。