[发明专利]一种非对称旋转扫描载荷所致干扰力矩估计方法和系统

权利要求书

1.一种非对称旋转扫描载荷所致干扰力矩估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据坐标转换计算得到载荷舱和磁悬浮关节转子所构成的旋转体在轨道坐标系内的转动惯量矩阵；

计算得到旋转体在惯性坐标系内的角速度矢量；

根据旋转体的转动惯量矩阵和角速度矢量计算得到载荷舱的角动量；

根据欧拉方程建立旋转体的姿态动力学模型；

将姿态动力学模型中的标称转速归类，得到因轨道角速度和旋转体角速度所导致的变惯量反作用力矩、陀螺力矩干扰模型；

将卫星中旋转体的转动惯量和旋转体标称转速ω_u0代入干扰模型，估计出旋转体所致的常值、一倍频和二倍频干扰力矩；

根据坐标转换计算得到载荷舱和磁悬浮关节转子所构成的旋转体在轨道坐标系内的转动惯量矩阵的方法如下：

根据旋转体质心本体坐标系F_b和惯性坐标系F_i之间的转换关系式得到旋转体在惯性坐标系内的转动惯量矩阵I_u为：

I_u＝C_uibI_u0C_ubi

其中，I_u0为旋转体在其质心本体系内的转动惯量矩阵；C_uib为本体坐标系到惯性坐标系的之间的坐标变换矩阵；C_ubi为惯性坐标系到本体坐标系的坐标变换矩阵；表示惯性坐标系F_i中的矢量，表示本体坐标系F_b中的矢量；

根据旋转体的转动惯量矩阵I_u和角速度矢量ω_u计算载荷舱的角动量H_u的公式如下：

ω_ux、ω_uy、ω_uz分别表示角速度矢量ω_u在惯性坐标系下的三轴分量；

根据欧拉方程建立旋转体的姿态动力学模型如下：

t表示时间，表示角速度参数矩阵；M_u表示施加在旋转体上的外力矩。

2.根据权利要求1所述的一种非对称旋转扫描载荷所致干扰力矩估计方法，其特征在于：旋转体在惯性坐标系内的角速度矢量：

其中，当旋转体按照稳定速度旋转时，其标称转速为ω_u0；为标称角速度参数矩阵；为旋转体的角速度误差；

θ_u为旋转体质心本体坐标系F_b相对于旋转体标称旋转坐标系F_c的角位移。

3.根据权利要求1所述的一种非对称旋转扫描载荷所致干扰力矩估计方法，其特征在于：将动力学模型中的标称转速归类的方法为：

将旋转体的姿态动力学模型展开为：

其中，θ_ux、θ_uy、θ_uz分别表示θ_u在惯性坐标系下的三轴分量；

中间量

ω_ux0、ω_uy0、ω_uz0分别表示ω_u0在惯性坐标系下的三轴分量。

4.根据权利要求3所述的一种非对称旋转扫描载荷所致干扰力矩估计方法，其特征在于：因轨道角速度和旋转体角速度所导致的变惯量反作用力矩、陀螺力矩干扰模型如下：

表示变惯量反作用力矩干扰模型；

表示陀螺力矩干扰模型；

对转动惯量矩阵I_u求导得到：