[发明专利]扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法

说明书

本发明的扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法以扫描摆镜的惯量、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。

技术领域

本发明涉及卫星姿态控制技术领域，具体涉及一种扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法。

背景技术

随着航天技术的发展，卫星的应用越来越广，应业务需求目前广泛采用三轴稳定控制卫星。卫星姿态的精度是保证卫星正常业务运行的极其重要的因素。姿态精度的好坏直接影响载荷对地的正常工作。大型复杂卫星正向着高精度、长寿命的方向发展，对控制系统姿态控制精度提出了更高的要求。随着卫星复杂程度的提高，卫星姿态高精度控制的一个关键前提在于动力学对象和所受干扰的精确建模。

卫星在运行过程中，由于任务需要，常常带有一些转动部件，会对卫星姿态产生不良影响。在执行对地观测任务时，卫星上用于对地成像的扫描镜按一定的规律做扫描运动，扫描运动会对星体本身的姿态产生较大的影响。而扫描镜又以卫星为支撑平台，卫星姿态运动反过来又会影响扫描镜运动，对卫星业务需求造成恶劣的影响。

随着空间技术的日新月异，卫星的飞行任务日益多样化，结构变得越来越复杂，为了减轻发射质量使得卫星采用质量轻的柔性附件，从而卫星的挠性特性增强。大尺寸柔性附件产生的转动惯量较大且固有频率较低，会对整星姿态控制产生影响。

鉴于以上因素，需要一种评估扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法，可以更好地对三轴稳定控制卫星进行姿态评估，从而评估卫星姿态是否符合业务运行要求。特别是考虑柔性附件耦合的星上扫描摆镜对卫星姿态影响的评估方法，可以更好地适应当前卫星的发展需求，更是十分必要的。同时，利用该方法还可以为卫星工程设计提供有力参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法，根据整星姿态动力学和扫描摆镜的运动状态来评估扫描摆镜对卫星姿态的影响，进而在方案阶段或地面测试阶段评估整星姿态控制精度，以便更好地对控制算法进行优化。

为了达到上述的目的，本发明提供一种本发明的扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法，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。

进一步地，上述扫描摆镜运动对卫星姿态影响的评估方法包括：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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。