[发明专利]空间扫描机构的角动量前馈补偿方法及补偿系统

说明书

本发明提供了一种空间扫描机构的角动量前馈补偿方法，包括以下步骤，S1、构建角动量前馈补偿模型：根据空间扫描机构的扫描运动模型构建角动量前馈补偿模型；S2、信息采集：星载计算机采集空间扫描机构的启动时刻信息和运动过程中的换向时刻信息；S3、计算输出反作用飞轮最终转速：星载计算机根据步骤S1得到的角动量前馈补偿模型，结合步骤S2的采集信息，输出反作用飞轮的最终转速，实现对空间扫描机构的角动量前馈补偿。本发明根据一类扫描相机扫描运动规律的方法的特点，针对性的设计了搭载此类载荷的遥感卫星的角动量前馈补偿方法，可以较好的提升遥感卫星成像质量。

技术领域

本发明涉及航天设备控制技术领域，具体地，涉及空间扫描机构的角动量前馈补偿方法及补偿系统。

背景技术

一类遥感卫星采用的相机是以扫描机构运动实现大范围的观测任务，扫描机构的运动会对遥感成像的质量带来影响，因此需要对其进行运动补偿，使卫星的姿态稳定度满足指标。这类扫描机构通常有固定的运动规律，可以通过前馈的力矩或角动量补偿对运动干扰进行抑制。

经过对现有技术的检索，申请号为201811511144.8的发明专利公开了一种卫星动量轮在轨姿态无偏差起旋和消旋的控制方法，包括如下步骤：遥控注数设置卫星最终需要的目标角动量；管理反作用飞轮的动量，控制所述卫星在期望中心转速范围内工作；计算磁前馈力矩；将卫星控制器计算的输出力矩、磁前馈力矩、常规的解耦力矩和干扰补偿力矩合成得到三轴指令力矩控制周期内积分得到三轴卫星的指令角动量，根据卫星的安装矩阵计算得到正在使用的卫星的指令转速。该方法不适用遥感卫星的空间扫描机构的角动量前馈补偿。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空间扫描机构的角动量前馈补偿方法及补偿系统。

根据本发明提供的一种空间扫描机构的角动量前馈补偿方法，包括以下步骤，

S1、构建角动量前馈补偿模型：根据空间扫描机构的扫描运动模型构建角动量前馈补偿模型；

其中，I_SM为扫描机构的绕转动轴的转动惯量，ω_SM(t)为扫描机构的运动角速度随时间变化的函数，上述I_SM、ω_SM(t)为已知量，H(t)即为待求的设计值。

ω_SM(t)表达式如下

其中ω_max为扫描机构运动的最大角速度，f为扫描运动加(减)速正弦曲线的频率；t1为扫描机构加速运动结束时刻，t2为扫描机构匀速运动结束时刻。

S2、信息采集：星载计算机采集空间扫描机构的启动时刻信息和运动过程中的换向时刻信息；

S3、计算输出反作用飞轮最终转速：星载计算机根据步骤S1得到的角动量前馈补偿模型，结合步骤S2的采集信息，输出反作用飞轮的最终转速，实现对空间扫描机构的角动量前馈补偿。

进一步地，所述步骤S1中，角动量前馈补偿模型的构建方法包括：

S11、将空间扫描机构的扫描运动模型表述为角动量与时间的关系式H_SW＝I_SM×ω_SM(t)；

S12、将步骤S11中的角动量与时间的关系式按照1/2正弦周期加速、减速及匀速的规律重新描述得到角动量前馈补偿模型，使得角动量前馈补偿模型中的角动量与时间轴包络的面积和空间扫描机构的角动量与时间轴包络的面积相等。

进一步地，所述步骤S2中，采用感应同步器采集扫描机构运动信息，具体的信息采集方法包括：

S21、采集空间扫描机构的启动时刻信息并进行编码，输出给星载计算机；