[发明专利]一种星体对日定向控制方法

权利要求书

1.一种星体对日定向控制方法，其特征在于，包括：

计算控制力矩；以及

向磁力矩器输出控制力矩以控制星体姿态；

其中计算控制力矩包括：

(1)根据地磁矢量和太阳矢量S_b确定星体角速度矢量ω_bo；

(2)根据星体角速度矢量ω_bo，判断是否需要阻尼；

(3)根据太阳矢量S_b与星体面法向矢量V_S，确定太阳角ε，并计算控制力矩第一项T₁；

(4)根据太阳角ε的大小，判断计算控制力矩第二项T₂的方式；

(5)计算控制力矩第三项T₃；

(6)根据期望控制力矩反算磁力矩器对应的期望输出磁矩；

(7)根据期望输出磁矩，驱动磁力矩器工作，进行姿态控制。

2.根据权利要求1所述的一种星体对日定向控制方法，其特征在于，控制力矩为控制力矩第一项、控制力矩第二项和控制力矩第三项之和；

T_desired＝T₁+T₂+T₃。

3.根据权利要求2所述的一种星体对日定向控制方法，其特征在于，所述控制力矩T_desired依据以下公式计算：

其中，V_S为指定的星体面法向矢量，S_b为测得的太阳矢量，ε为太阳角，ε_dot为太阳角的变化量，ω_bo为惯性系下的星体角速度矢量，ω_desired为期望的星体角速度矢量，k₁、k₂、k₃为力矩项系数，另外

控制系数k₂₁只能取+1、0、－1；在k₂₁取0时，T_desired第三项中括号内第一子项为0，其第二子项则将发挥阻尼作用；控制系数k₂₂取适当的值以保证适当的阻尼控制效果。

4.根据权利要求3所述的一种星体对日定向控制方法，其特征在于，根据星体角速度矢量ω_bo，判断是否需要阻尼包括：

若满足||ω_bo||ω_threshold，其中ω_threshold为预设的临界角速度，那么根据速率阻尼算法确定磁力矩器输出磁矩，并输出给磁力矩器执行，首先根据磁强计当前拍输出B_b，确定当前拍地磁场变化率矢量：

其次根据B_dot阻尼算法确定磁力矩器期望的输出磁矩：

其中，m_x，m_y，m_z分别为磁矩矢量m的三个分量，分别对应三个磁力矩器的期望输出；m_max为磁力矩器的最大输出磁矩，系数0.5表示磁力矩器工作的占空比；

若不满足||ω_bo||ω_threshold，执行步骤(3)，按照以下公式计算T₁：

5.根据权利要求4所述的一种星体对日定向控制方法，其特征在于，

期望控制力矩第一项不做任何改动；

期望控制力矩第三项采用轨道系下的角速度矢量进行确定；

太阳角小于第一阈值时，控制力矩第三项根据前后两拍太阳矢量的叉乘积进行确定；

太阳角在90°附近时，控制力矩第二项根据太阳角差分项进行确定，其方向与第一项同；

太阳角大于第二阈值时，控制力矩第二项根据前后两拍太阳矢量的叉乘积进行确定，且相对于太阳角小于第一阈值的情形，相应分量符号均置反。