[发明专利]一种航天器的初始姿态捕获控制方法及系统

权利要求书

1.一种航天器的初始姿态捕获控制方法，其特征在于：所述航天器的初始姿态捕获控制方法包括：

利用三轴磁力矩器根据地磁在星体的变化率对所述航天器施加控制磁矩，实现速率阻尼阶段控制；

利用反作用轮组起旋，根据所述航天器的姿态信息对所述航天器施加三轴轮控，同时卸载所述三轴磁力矩器对所述航天器施加的控制磁矩，实现太阳捕获阶段控制；

所述反作用轮组起旋对所述航天器施加三轴轮控的控制力矩为：

T_c＝K_p(Φ_T-Φ_br)-K_Dω_br+T₀，

T₀＝ω_bi[×]·(I·ω_bi+h_XYZ)(T₀维数为3×1)；

其中，T_c为反作用轮组的控制力矩；Φ_br＝[φ,θ,ψ]^T为轨道系姿态欧拉角；Φ_T为期望姿态欧拉角；K_p为比例系数对角矩阵，K_D微分系数对角矩阵，T₀为耦合力矩，ω_br为轨道系姿态角速度；ω_bi为惯性系姿态角速度；h_XYZ为由反作用轮组所引起的三轴角动量；I为航天器惯量矩阵，ω_x,ω_y,ω_z分别为惯性系下x、y、z角速度。

2.根据权利要求1所述的航天器的初始姿态捕获控制方法，其特征在于：所述三轴磁力矩器根据地磁在星体的变化率对所述航天器施加的一种控制磁矩为：

M＝-k·B_dot，即

其中，Mx，My，Mz分别为所述三轴磁力矩器在X、Y、Z方向对所述航天器施加的控制磁矩；Bx_dot，By_dot，Bz_dot分别为地磁在星体的变化率B_dot在X、Y、Z方向的变化率分量；k₁,k₂,k₃分别为X、Y、Z方向的控制系数。

3.根据权利要求1所述的航天器的初始姿态捕获控制方法，其特征在于：所述三轴磁力矩器根据地磁在星体的变化率对所述航天器施加的另一种控制磁矩为：

其中，M_max为最大磁矩，sign(B_dot)表示在B_dot为正数时返回1，在B_dot为零时返回0，在B_dot为负数时返回-1；Bx_dot，By_dot，Bz_dot分别为地磁在星体的变化率B_dot在X、Y、Z方向的变化率分量。

4.根据权利要求1所述的航天器的初始姿态捕获控制方法，其特征在于，所述三轴磁力矩器卸载对所述航天器施加的控制磁矩的一种实现过程包括：

其中，P_b为卸载的控制磁矩，ΔH为航天器的角动量，B_b为地磁信息，K为控制系数。

5.根据权利要求1所述的航天器的初始姿态捕获控制方法，其特征在于：所述反作用轮组对所述航天器施加三轴轮控的控制方式包括：

对所述航天器的俯仰实施PD控制；

对所述航天器的滚动、偏航实施章动、进动复合控制。