[发明专利]一种利用卫星姿态测量信息进行卫星大惯量转动部件的转动惯量在轨估计方法

说明书

本发明公开了一种利用卫星姿态测量信息进行卫星大惯量转动部件的转动惯量在轨估计方法，包括：获取卫星在处于姿态稳定状态时的三轴控制力矩；获取卫星残余角动量产生的干扰力矩；根据所述三轴控制力矩和所述干扰力矩，计算卫星补偿角动量与大惯量转动部件在轨真实角动量不一致导致的残余角动量；根据所述残余角动量计算得出大惯量转动部件的在轨真实转动惯量。通过卫星姿态遥测信息进行一系列分析计算，求解出卫星残余角动量与转动部件转动惯量。通过对转动部件转动惯量的修正，能显著提高卫星的在轨姿态稳定度。计算结果对载有大惯量转动部件的卫星在轨转动惯量估计和修正，提高姿态指向精度具有现实意义。

技术领域

本发明涉及卫星姿态控制技术领域，具体涉及一种利用卫星姿态测量信息进行卫星大惯量转动部件的转动惯量在轨估计方法。

背景技术

某型号卫星装载大惯量转动部件，在轨应用时绕卫星本体Z轴一直处于匀速转动状态，其转动产生的常值角动量部分可以由姿轨控分系统长期补偿，但是转动部件的不平衡量引起的周期性干扰力矩难以由姿轨控分系统直接补偿，会直接影响卫星姿态稳定度指标。

在地面试验过程中，一般会对转动部件的不平衡特性进行单机层面的识别。但是在轨对卫星大惯量转动部件的不平衡量进行补偿难以实现，主要原因如下：

1)在轨真空环境下，转动部件长期处于太阳光直射下，地面试验结果与实际在轨情况可能存在差异，材料的热效应可能导致其质心产生偏移，从而影响其转动特性；

2)单机层面进行的试验仅考虑转动部件自身的特性，一旦单机安装到卫星上，其不平衡特性与安装前会存在差异；

3)转动部件不平衡量引起的周期性干扰力矩的相位特性无法从地面实验结果直接得到；

4)由控制系统对不平衡量进行补偿时，动量轮的真实输出力矩与指令力矩存在一定的相位差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用卫星姿态测量信息进行卫星大惯量转动部件的转动惯量在轨估计方法，估计结果对含大惯量转动部件的角动量补偿和提高卫星姿态指向精度具有现实意义。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用卫星姿态测量信息进行卫星大惯量转动部件的转动惯量在轨估计方法，包括：

获取卫星在处于姿态稳定状态时的三轴控制力矩；

获取卫星残余角动量产生的干扰力矩；

根据所述三轴控制力矩和所述干扰力矩，计算卫星补偿角动量与大惯量转动部件在轨真实角动量不一致导致的残余角动量；

根据所述残余角动量计算得出大惯量转动部件的在轨真实转动惯量。

进一步地，所述三轴控制力矩通具体通过如下步骤获得：

获取卫星处于姿态稳定时的三轴欧拉角

计算出当前状态下卫星姿态控制用动量轮的三轴控制指令角动量R_cx0，R_cy0，R_cz0，表达式为：

R_cy0＝K_p2·θ₀+∫(K_i2·θ₀)dt

R_cz0＝K_p3·ψ₀+∫(K_i3·ψ₀-omg*hxx)dt