[发明专利]一种利用卫星滚动轴快速姿态机动卸载滚动轴与偏航轴角动量的方法

摘要

一种利用卫星滚动轴快速姿态机动卸载滚动轴与偏航轴角动量的方法，属于航天其姿态控制技术领域，解决现有卸载卫星的动量交换执行机构吸收的角动量需要在卫星上额外安装卸载装置，造成卫星造价提高，增加卫星体积与重量的问题。定义卫星的本体系和惯性坐标系并确定初始卸载时刻；通过确定卫星所受到的重力梯度力矩、重力梯度力矩在每个轨道周期内积累的角动量矢量、所有动量交换执行机构在滚动轴需要卸载的角动量与偏航轴需要卸载的角动量大小、卫星卸载的轨道圈数与卫星卸载过程的机动角度、卫星滚动轴机动角度所用时间进行卸载。本发明可广泛应用于执行机构积累的角动量卸载需求。

主权项

1.一种利用卫星滚动轴快速姿态机动卸载滚动轴与偏航轴角动量的万法，其特征在于它包括如下步骤：步骤一：定义卫星的本体系ox_by_bz_b和惯性坐标系ox_Iy_Iz_I并确定初始卸载时刻t₀；所述惯性坐标系ox_Iy_Iz_I：以卫星初始卸载时刻质心为原点，oz_I轴在卫星轨道平面内，oz_I方向与卫星需要卸载的总角动量方向相同，oy_I轴垂直于卫星运行轨道平面，与所述轨道角速度方向相反，ox_I、oy_I与oz_I轴组成右手坐标系；所述卫星的本体系ox_by_bz_b的坐标系原点为卫星质心，各个坐标轴与星体固连，并且能够保证在该坐标系描述的卫星转动惯量矩阵为对角阵形式；步骤二：根据卫星转动惯量确定卫星所受到的重力梯度力矩其中b代表本体系，G代表重力梯度；步骤三：以初始卸载时刻t₀为起点，计算重力梯度力矩在每个轨道周期内积累的角动量矢量h_circ：式中，k为惯性坐标系oz_I轴方向的单位矢量；I_z是卫星偏航轴主转动惯量，I_y是卫星俯仰轴主转动惯量；步骤四：根据测量得到的执行机构的角动量，确定所有动量交换执行机构在滚动轴需要卸载的角动量与偏航轴需要卸载的角动量大小；步骤五：根据步骤三得到的角动量矢量h_circ与步骤四得到的在滚动轴需要卸载的角动量与偏航轴需要卸载的角动量确定卫星卸载的轨道圈数n与卫星卸载过程的机动角度步骤六：估计卫星滚动轴机动角度所用时间式中，为卫星滚动轴机动角度所用的时间，ω_xmax为卫星滚动轴机动过程中的最大角速度，a_xmax为卫星滚动轴机动过程中的最大角加速度；步骤七：利用步骤三获得的初始卸载时刻t₀、步骤五获得的卸载的轨道圈数n与卫星卸载过程需要机动的角度和卫星滚动轴机动角度所用时间进行卸载；所述卸载过程为：在初始卸载时刻t₀卫星滚动角由0快速机动到在时刻，卫星滚动角由机动到在时刻，卫星滚动角由机动到时刻卫星滚动角由快速机动到0，并且完成卸载；其中，符号T表示卫星轨道周期，参数m取值范围为0～n-1的整数。