[发明专利]一种高分辨率小卫星颤振响应的确定方法

摘要

一种高分辨率小卫星颤振响应的确定方法，本发明采用单框控制力矩陀螺转子动不平衡产生的干扰力矩的确定方法，解决了此类高分辨率小卫星的颤振干扰确定问题；本发明通过适当的状态变量设置和替换，实现卫星颤振动力学方程自由度间的解耦和降阶，将其转化为一阶微分方程，利用数值解法，确定卫星在颤振干扰源作用下产生的姿态响应，方法简明规范；本发明对于卫星在颤振干扰作用下引起的姿态响应，结合卫星姿态控制规律消除颤振姿态响应中的可控部分，最终确定卫星在颤振干扰源作用下的颤振响应；本发明的确定方法还可以通过调节陀螺的安装方式和陀螺的加工精度来调整控制力矩陀螺的干扰力矩，最终达到提高图像质量的目的。

主权项

1.一种高分辨率小卫星颤振响应的确定方法，其特征在于通过以下步骤实现：第一步，根据公式(1)建立高分辨率小卫星的颤振动力学方程，Ibω·b+Σk=1KFskτ··k=TdFskTω·b+τ··k+2μΩkτ·k+Ωk2τk=0(k=1,2,···,K)---(1)]]>其中，I_b为星体转动惯量；ω_b为星体转动角速度；F_sk为第k个太阳翼附件的柔性对卫星转动的耦合系数，τ_k＝[τ_k1 τ_k2…τ_k6]^T，为第k个太阳翼附件前6阶模态坐标列阵，μ为太阳翼附件的阻尼系数，Ω_k＝diag(ω_k1ω_k2…ω_k6)，为第k个太阳翼附件前6阶模态频率列阵，ω_kj(j＝1，2，…，6)为第k个太阳翼第j阶模态频率，K为太阳翼附件的总数，T_d为卫星控制系统执行机构单框架控制力矩陀螺群动不平衡对卫星本体产生的干扰力矩；第二步，确定卫星单框架控制力矩陀螺群动不平衡对卫星本体产生的干扰力矩T_d；第三步，根据第二步确定的干扰力矩T_d，利用第一步中建立的颤振动力学方程，确定高分辨率小卫星在颤振干扰力矩作用下的姿态响应，(3.1)将公式(1)的颤振动力学方程改写为公式(9)的形式，Mx··+Cx·+Kx=Q---(9)]]>其中，广义坐标变量其中θ、ψ为卫星中心体的滚动角、俯仰角和偏航角；(3.2)将公式(9)的二阶常微分方程转化为公式(10)的一阶状态方程形式：y·=Ay+P---(10)]]>其中，y=xx·,]]>A=0n×nIn×n-M-1K-M-1C,]]>P=0n×1M-1Q;]]>n是卫星系统的颤振动力学方程组自由度数，I_n×n是n×n的单位阵；(3.3)利用一阶常微分方程初值问题的求解算法解算公式(10)得到卫星在颤振干扰力矩作用下的滚动、俯仰和偏航姿态响应，即滚动角、俯仰角和偏航角；第四步，利用卫星姿态控制规律确定第一步建立的卫星柔性动力学方程中的可控姿态响应；第五步，将第三步中确定的卫星在颤振干扰力矩作用下的姿态响应，减去第四步确定的可控姿态响应，获得卫星在颤振干扰力矩作用下引起的颤振响应。