[发明专利]扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法

权利要求书

1.扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法，其特征在于，以扫描摆镜的惯量、扫描运动曲线规律、整星惯量、整星惯性积、星上柔性附件振动频率、空间环境干扰力矩作为评估输入，以扫描过程中卫星需要的控制精度和稳定度作为评估基准，考虑星上柔性附件搭建耦合动力学模型；

包括：

1)对评估输入数据进行预处理；

2)根据评估输入数据计算扫描摆镜在运动期间对整星产生的干扰力矩；

3)融合扫描摆镜在运动期间对整星产生的干扰力矩和空间环境干扰力矩，作为整星姿态动力学模型中干扰力矩项；

4)考虑星上柔性附件建立整星姿态耦合动力学模型；

5)计算在扫描过程中考虑星上柔性附件振动情况下的姿态控制精度和稳定度，评估扫描摆镜运动对卫星姿态的影响；

扫描摆镜在运动期间对整星产生的干扰力矩计算公式为：

式中，T_ds为扫描摆镜在运动期间产生的干扰力矩；I_s为扫描摆镜的惯量；ω_s为扫描摆镜的角速度；

所述步骤4)中，对于带n个挠性附件，其中m个挠性附件为挠性转动部件的卫星，整星姿态耦合动力学方程为：

式中，

m_T——整星质量矩阵；

V_T——卫星的线位移；

I_T——未变形前卫星的惯量矩阵；

I_ai——附件相对铰链点的惯量矩阵；

F_S——作用在卫星上的外力；

M_S——挠性附件未变形前，整星相对于整星质心O的力矩；

M_ai——附件相对于附件安装点的力矩；

——N×N对角阵，N为振型的截断数，数值由有限元模型提供；

ε——挠性附件的结构阻尼；

ω_s——卫星角速度；

为3×3斜对称矩阵，定义如下

ω_ai——第i个挠性转动部件的转动角速度；

q_ai——第i个挠性转动部件的模态坐标；

R_sai——第i个挠性转动部件相对于卫星转动的刚性耦合系数矩阵；

B_trani——第i个挠性转动部件振动对卫星平动的耦合系数矩阵；

B_roti——第i个挠性转动部件振动对卫星转动的耦合系数矩阵；

——第i个挠性转动部件振动对附件转动的耦合系数，通过有限元模型计算得到；

——对q_ai二阶求导；——对q_ai一阶阶求导；

——对ω_s一阶求导；

——对ω_ai一阶求导；

——R_sai转置矩阵；——B_trani转置矩阵；——B_roti转置矩阵；

ω_aj——第j个挠性附件的转动角速度；

q_aj——第j个挠性附件的模态坐标；

B_tranj——第j个挠性附件振动对卫星平动的耦合系数矩阵；

B_rotj——第j个挠性附件振动对卫星转动的耦合系数矩阵；

——第j个挠性附件振动对附件转动的耦合系数，通过有限元模型计算得到；

——对q_aj二阶求导；——对q_aj一阶阶求导；

——对ω_aj一阶求导；

——R_saj转置矩阵；——B_tranj转置矩阵；——B_rotj转置矩阵。

2.如权利要求1所述的扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法，其特征在于，所述扫描运动曲线规律包括扫描摆镜的运动方向，扫描摆镜随时间的角速度/角加速度运动曲线规律。

3.如权利要求1所述的扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述预处理是指将评估输入数据中的无效冗余数据剔除，并统一为国际单位。

4.如权利要求1所述的扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述空间环境干扰力矩包括太阳光压力矩、重力梯度力矩、地磁力矩和气动力矩。