[发明专利]一种低轨道卫星双自由度太阳翼控制方法

说明书

本发明的一个实施例公开了一种低轨道卫星双自由度太阳翼控制方法，包括：S1:获取卫星的角速度，并判断所述角速度的绝对值是否大于速度阈值，如果大于则将太阳翼的转动轴和摆动轴的控制指令设置为停转保持指令后进行S5，否则进行S2；S2：获取卫星本体系下的太阳矢量，并将其转换到轨道坐标系下；S3:计算轨道面与太阳矢量之间的夹角，并判断所述夹角的绝对值是否小于角度阈值，如果小于，则将太阳翼设置为连续对日跟踪控制，否则设置为固定角度对日跟踪控制；S4：判断太阳翼转动轴和摆动轴是否同时控制，若是同时控制则进行S5，否则对转动轴的指令进行调整；S5：输出转动轴和摆动轴的控制指令控制太阳翼运动。

技术领域

本发明涉及航天器控制技术领域。更具体地，涉及一种低轨道卫星双自由度太阳翼控制方法。

背景技术

随时随地的互联网接入是当前信息时代最重要的特征，以OneWeb和SpaceX等国外多家企业都提出了大型低轨道宽带卫星星座系统，计划为全球提供随时随地的互联网接入服务。

低轨道宽带卫星需要采用非太阳同步轨道，导致太阳和轨道面夹角出现周期性大范围变化，当太阳垂直照射到轨道面时，垂直轨道面的太阳翼无法获得能源。所以，非太阳同步轨道的卫星如果只配备单自由度的太阳翼，为了实现太阳翼对日定向，需要卫星进行周期性大角度姿态机动，这会导致卫星的工作过程被周期性打断，而且卫星的周期性姿态机动破坏了现有的姿态稳定性，机动完成后还需要重新建立稳定姿态，也会给卫星姿态控制系统带来不确定性的风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个实施例提供一种低轨道卫星双自由度太阳翼控制方法，包括：

S1:获取卫星的角速度，并判断所述角速度的绝对值是否大于速度阈值，如果大于则将太阳翼的转动轴和摆动轴的控制指令设置为停转保持指令后进行S5，否则进行S2；

S2：根据卫星上的太阳敏感器获取卫星本体系下的太阳矢量，并将其转换到轨道坐标系下；

S3:根据所述太阳矢量计算轨道面与太阳矢量之间的夹角，并判断所述夹角的绝对值是否小于角度阈值，如果小于所述阈值，则将太阳翼设置为连续对日跟踪控制，否则将太阳翼设置为固定角度对日跟踪控制；

S4：判断太阳翼转动轴和摆动轴是否同时控制，若是同时控制则进行S5，否则根据摆动轴的状态，对转动轴的指令进行调整；

S5：输出转动轴和摆动轴的控制指令控制太阳翼运动。

在一个具体实施例中，所述转动轴的控制指令包括速度指令和停转指令，所述摆动轴的控制指令包括跟踪指令和停转指令。

在一个具体实施例中，S3中所述夹角计算方法为：

其中，SunOrb(1)、SunOrb(2)和SunOrb(3)分别为太阳翼在轨道坐标系下的X轴、Y轴和Z轴坐标。

在一个具体实施例中，在将太阳翼设置为连续对日跟踪控制后，根据卫星本体系下的太阳矢量计算太阳翼转动轴的目标跟踪角度和跟踪误差，调整转动轴的指令和摆动轴指令，其中，

计算所述目标跟踪角度DestAngA为：

DestAngA＝-sign[SunBody(1)]×DestAngA1

其中，

SunBody(1)和SunBody(3)分别为太阳翼在本体坐标系下的X轴和Z轴坐标。

在一个具体实施例中，当所述跟踪误差大于预设的跟踪误差滞环右门限时，设置转动轴的指令为速度指令，且速度为速度档位的第一档位正转或者反转；

当所述跟踪误差小于预设的跟踪误差滞环右门限时，设置转动轴的指令为速度指令，且速度为速度档位的第二档位正转或者反转；