[发明专利]一种基于电推轨道转移的姿态控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于电推轨道转移的姿态控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、设定飞行器的控制模式，包括三种控制模式，如下：

模式一：飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs和二维矢量机构配合使用控制飞行器的三轴姿态；

模式二：飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs单独控制三轴姿态；

模式三：飞行器中的化学推力器控制三轴姿态；

步骤二、根据飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs的奇异值，判断单框架控制力矩陀螺群SGCMGs的工作状态是否正常，同时根据三轴中Yb轴、Zb轴的控制偏差，判断Yb或Zb方向的指令力矩是否超出二维矢量机构的控制能力，所述三轴，包括：Xb轴、Yb轴和Zb轴，且三轴中两两正交；

步骤三、根据单框架控制力矩陀螺群SGCMGs的工作状态和Yb或Zb方向的指令力矩是否超出二维矢量机构的控制能力，进行步骤一设定的三种模式选择，实现持续推力的轨道转移过程中能够实时满足飞行器变轨期望姿态的需求。

2.根据权利要求1所述的一种基于电推轨道转移的姿态控制方法，其特征在于：步骤三、根据单框架控制力矩陀螺群SGCMGs的工作状态和Yb或Zb方向的指令力矩是否超出二维矢量机构的控制能力，进行步骤一设定的三种模式选择，实现持续推力的轨道转移过程中能够实时满足飞行器变轨期望姿态的需求，具体如下：

若单框架控制力矩陀螺群SGCMGs正常工作，且Yb、Zb方向的指令力矩在二维矢量机构的控制能力范围内，采用模式一进行飞行器控制；

若单框架控制力矩陀螺群SGCNGs正常工作，但Yb或Zb方向的指令力矩超出二维矢量机构的控制能力，采用模式二进行飞行器控制，同时将二维矢量机构恢复零位状态；

若单框架控制力矩陀螺群SGCMGs奇异值接近奇异状态，以致无法正常进行力矩输出，采用模式三进行飞行器控制，同时将二维矢量机构恢复零位状态，并对单框架控制力矩陀螺群SGCMGs进行角动量卸载。

3.根据权利要求1所述的一种基于电推轨道转移的姿态控制方法，其特征在于：模式一：飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs和二维矢量机构配合使用控制飞行器的三轴姿态，如下：

根据的单框架控制力矩陀螺群和二维矢量机构在飞行器中的布局，确定单框架控制力矩陀螺和二维矢量机构进行姿态控制时的控制指令力矩分配情况，从而控制飞行器的三轴姿态。

4.根据权利要求1所述的一种基于电推轨道转移的姿态控制方法，其特征在于：模式二：飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs单独控制三轴姿态，如下：

将二维矢量机构恢复零位，飞行器的三轴控制力矩指令均交由单框架控制力矩陀螺群SGCMGs执行。

5.根据权利要求1所述的一种基于电推轨道转移的姿态控制方法，其特征在于：飞行器中的化学推力器控制三轴姿态，如下：

将二维矢量机构恢复零位，将单框架控制力矩陀螺群SGCMGs进行角动量卸载，并将飞行器的三轴控制力矩指令均交由化学推力器执行。

6.一种基于电推轨道转移的姿态控制系统，其特征在于包括：控制模式设定模块、判定模块、执行模块；

控制模式设定模块，设定飞行器的控制模式，包括三种控制模式，如下：

模式一：飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs和二维矢量机构配合使用控制飞行器的三轴姿态；

模式二：飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs单独控制三轴姿态；

模式三：飞行器中的化学推力器控制三轴姿态；

判定模块，根据飞行器中的单框架控制力矩陀螺群SGCMGs的奇异值，判断单框架控制力矩陀螺群SGCMGs的工作状态是否正常，同时根据三轴中Yb轴、Zb轴的控制偏差，判断Yb或Zb方向的指令力矩是否超出二维矢量机构的控制能力，所述三轴，包括：Xb轴、Yb轴和Zb轴，且三轴中两两正交；

执行模块、根据单框架控制力矩陀螺群SGCMGs的工作状态和Yb或Zb方向的指令力矩是否超出二维矢量机构的控制能力，进行控制模式设定模块设定的三种模式选择，实现持续推力的轨道转移过程中能够实时满足飞行器变轨期望姿态的需求。