[发明专利]双自由度太阳帆板控制方法及其控制系统

权利要求书

1.一种双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，测出当地时间即为初始时刻，和卫星轨道参数，包括轨道倾角ζ和初始时刻轨道升交点赤经η₀；

S2，根据所述初始时刻计算出距离春分点的时间t，并将所述轨道倾角ζ和所述初始时刻轨道升交点赤经η₀代入计算公式(1)中得出太阳矢量与轨道坐标系Y轴的夹角β，

其中，x_o＝sinζcos(η₀+ω_ut)，

y_o＝cosζ，

z_o＝sinζsin(η₀+ω_ut)，

s_xo＝cos(ω_it)，

s_yo＝sin(ω_it)sin23.5°，

s_zo＝sin(ω_it)cos23.5°，

其中，ζ为轨道倾角，η₀为初始时刻轨道升交点赤经，ω_u为轨道西退角速度，t为距离春分点的时间，23.5°为黄赤交角，ω_i为地球公转角速度；

S3，卫星太阳帆板驱动机构SADA安装在卫星Y面上，即：使所述SADA的转动轴与轨道坐标系Y轴平行，零位设置为太阳帆板电池阵的法向指向卫星坐标系X轴，安装于卫星上的偏航机构控制卫星绕其偏航轴即卫星坐标系Z轴旋转90°-β，所述SADA停在所述零位，使太阳帆板电池阵处于正对太阳的姿态，即为初始太阳帆板姿态；

S4，通过所述卫星轨道参数和所述初始时刻确定卫星进入日照区起点的时刻及其位置，和卫星退出日照区止点的时刻及其位置；

S5，当所述卫星到达其进入日照区起点的时刻的位置时，开始控制所述卫星从所述初始太阳帆板姿态发生变化，所述变化为控制所述卫星绕其偏航轴匀速转动，其转动角速度为4β/T，T为轨道周期，同时驱动所述SADA绕卫星轨道坐标系Y轴匀速转动，其转动角速度为轨道角速度ω₀，直到所述卫星到达其退出日照区止点时刻的位置时，停止所述变化；

S6，当所述卫星到达其退出日照区止点的时刻的位置时，通过以反向控制所述变化的方式调整所述太阳帆板至所述初始太阳帆板姿态，直至所述卫星到达其进入日照区起点的时刻的位置时，重复所述步骤S5。

2.根据权利要求1所述的双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，

所述卫星进入日照区起点的时刻和位置为所述卫星经过星下点当地时间早上6点的时刻和位置，所述星退出日照区止点的时刻和位置为所述卫星经过星下点当地时间下午6点的时刻和位置。

3.根据权利要求1或2所述的双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，于所述卫星的X面安装一太阳敏感器，以测量所述卫星进入日照区起点的时刻的位置及所述卫星退出日照区止点的时刻的位置。

4.根据权利要求1或2所述的双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，通过北斗卫星导航系统测出所述初始时刻、所述轨道倾角ζ、所述初始时刻轨道升交点赤经η₀及所述卫星进入日照区起点的时刻，和所述卫星退出日照区止点的时刻。

5.根据权利要求2所述的双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，

所述卫星采用轨道倾角ζ为45度的低轨低倾角轨道。

6.根据权利要求1所述的双自由度太阳帆板控制方法，其特征在于，

所述偏航机构包括用于控制其偏航轴转动的动量轮。

7.一种双自由度太阳帆板控制系统，其特征在于，用于实现权利要求1-6任一项所述的双自由度太阳帆板控制方法，其包括：

安装于卫星Y面上的单自由度的SADA，其转动轴与轨道坐标系Y轴平行；

安装于卫星上的偏航机构，其包括偏航轴和控制所述偏航轴转动的动量轮，所述偏航轴与卫星坐标系的Z轴重合；

安装于卫星X面上的太阳敏感器，以测量卫星进入日照区起点的时刻的位置和卫星退出日照区止点的时刻的位置；及

与所述SADA、所述偏航机构、所述太阳敏感器和北斗卫星导航系统控制连接的控制器。