[发明专利]分体式卫星在轨两舱质心辨识方法及系统

说明书

本发明提供了一种分体式卫星在轨两舱质心辨识方法及系统，用于辨识卫星两舱分离后的两舱质心位置，所述系统包括：将分体式卫星两舱间重复锁紧机构断电，给两舱间磁浮作动器通电，产生大小已知的磁控力，驱动两舱运动；使分体式卫星的控制系统保持开环不控，采集分体式卫星在轨两舱的三轴角速度信息，拟合角速度曲线，得到三轴角加速度；结合两舱转动惯量特征，解算得到作用于两舱质心的控制力矩；结合磁浮作动器的安装位置，解算得到两舱三轴质心位置。本发明可以实现两舱质心的精确测量，为后续分体式卫星型号提供参考方法和计算模型，克服了在地面上受限于重力和展开部件的影响，难以准确辨识的技术难题。

技术领域

本发明涉及具有超高指向精度、超高稳定度(双超)卫星平台载荷舱的负荷控制技术，具体地，涉及分体式卫星在轨两舱质心辨识方法及系统。

背景技术

未来先进航天器对姿态指向精度与稳定度的要求比较目前水平高两个量级。传统采用载荷与平台固连式设计，两者动力学特性深度耦合，导致载荷双超指标难以实现，尽管采用主被动微振动抑制等方法取得了一定效果，但受限固连式设计的缺陷，双超指标难以实现。

“双超”卫星平台打破传统固连设计，采用非接触、高精度、无延时位移传感器实现仅安装安静部件的载荷(舱)与安装活动部件的平台(舱)分离，彻底消除微振动影响。改变传统以卫星平台为主的控制逻辑，首次采用“载荷舱主动，平台舱从动”，两舱相对位置协同解耦控制”的全新方法，可实现载荷舱的双超精度。

两舱质心位置的精确辨识是实现载荷舱高精度姿态控制的前提。地面受限于重力和展开部件的影响，难以准确辨识，因此有必要通过在轨标定的方法获取精确的两舱质心位置信息。

在文献[1][2][3][4]中，提出了基于不同算法的在轨航天器质量特性辨识方法，但其研究对象均为一体式卫星，不涉及且不适用于分体式卫星在分离状态下的质量特性辨识。

[1]Bergmann EV,Walker BK,Levy D R.Mass property estimation forcontrol of asymmetrical satellites[J].Journal of Guidance,Control andDynamics,1987,10(2):483-492.

[2]Bergmann E V,Dzielski J.Spacecraft mass property identificationwith torque-generating control[J].Journal of Guidance,Control,and Dynamics,1990,13(2):99-103.

[3]Wilson E,Lages C,Mah R.On-line,gyro-based,mass-propertyidentification for thruster-controlled spacecraft using recursiveleastsquares[C]//Proceedings of the 45thMidwest Symposium on Circuits andSystems.Moffett Field,California,Ames Research Center，Aug.4-7,2002

[4]Tanygin S,WilliamsT.Mass property estimation using coastingmaneuvers[J].Journal of Guidance,Control,and Dynamics,1997,20(4):625-632

发明内容

针对两舱非接触式“双超”卫星平台载荷舱高精度姿态控制的需求，本发明的目的是提供一种分体式卫星在轨两舱质心辨识方法和一种分体式卫星在轨两舱质心辨识系统。

根据本发明的一个方面，提供一种分体式卫星在轨两舱质心辨识方法，包括：