本发明涉及一种卫星控制系统，特别是涉及一种基于磁浮力器的高精度大带宽无动量轮的卫星控制系统。
背景技术：
动静分离式卫星平台打破传统卫星载荷与平台固连设计思路，采用基于磁浮力器的“动静隔离非接触、主从解耦高精度”的全新设计方法，突破固连设计方法存在微振动“难测、难控”技术瓶颈，可从根本上解决载荷指向精度与稳定度难以大幅提升的重大难题。并且由于整个控制系统没有采用飞轮、控制力矩陀螺等动量轮作为执行机构，在实现载荷高精度高稳定度控制指标的同时可大幅度降低卫星平台成本，提高寿命和可靠性。
动静分离式卫星平台由于采用磁浮力器将动舱和静舱进行隔离，其控制系统的设计相较于传统卫星平台在执行机构与控制策略上有很大不同且系统成本较高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于磁浮力器的高精度大带宽无动量轮的卫星控制系统，其能够针对动静分离式卫星平台对载荷双超指标的要求，保障平台在轨姿态的稳态控制与机动控制。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于磁浮力器的高精度大带宽无动量轮的卫星控制系统，其特征在于，其包括姿态指令发生器、静舱姿态传感器、静舱姿态控制器、动舱相对位置传感器、解耦控制装置、动舱相对位置控制器、动舱相对姿态控制器、动舱执行机构；当动静分离式卫星平台的静舱与动舱解锁分离时，姿态指令发生器分别向静舱姿态控制器、动舱相对姿态控制器、动舱相对位置控制器发送姿态指令；静舱姿态控制器根据姿态指令以及静舱姿态传感器测量得到的静舱姿态信息，输出静舱姿态控制指令；动舱相对位置控制器根据姿态指令以及动舱相对位置传感器测量得到的静舱与动舱相对位置信息，输出静舱与动舱相对位置控制指令；解耦控制装置根据静舱姿态控制指令、静舱与动舱相对位置控制指令，形成磁浮力器姿控力与磁浮力器位控力，并对姿控力与位控力解耦；其中，磁浮力器姿控力施加于静舱且实现对静舱姿态的主动控制，磁浮力器位控力作用于静舱与动舱，实现对动舱位置的从动控制；动舱相对姿态控制器根据姿态指令以及动舱相对位置传感器测量得到的静舱与动舱相对位置信息，对动舱进行姿态的从动控制，所述动舱执行机构完成静舱与动舱的整体的自适应姿态控制。
优选地，所述静舱采用磁浮力器作为姿态主动控制执行机构，动舱采用化学推力器、电推力器、磁力矩器作为姿态从动控制执行机构，动舱与静舱之间的相对位置保持采用磁浮力器作为执行机构。
优选地，所述磁浮力器姿控力与磁浮力器位控力都属于磁浮力器的控制力，所述磁浮力器通过可调节电流线圈在匀强磁场中运动产生的洛伦兹力进行控制。
优选地，所述动舱相对姿态控制器在动静分离式卫星平台的静舱与动舱的在轨锁紧过程自适应调整姿态控制参数。
本发明的积极进步效果在于：本发明可以应用于动静分离式卫星平台静舱和动舱的姿态控制，使动静分离式卫星平台的静舱和动舱在两舱解锁和锁紧过程中姿态控制稳定，不发生卫星姿态失控，在保证静舱高精度指向与高稳定度的同时，静舱与动舱之间不发生碰撞。动静分离式卫星平台可实现载荷指向精度、稳定度分别高达10-4度、10-6度/秒的双超控制，同时具有高带宽低成本的特点。
附图说明
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
动静分离式卫星平台主要由静舱和动舱组成，静舱上安装有光纤陀螺、有效载荷、星敏感器、磁浮力器定子等安静部件，动舱上安装有太阳帆板及其驱动机构、化学推力器、电推力器、磁力矩器、贮箱、天线、磁浮力器动子等活动部件。静舱和动舱这两舱间通过非接触磁浮力器实现动静隔离。
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
本发明为基于磁浮力器的高精度大带宽无动量轮的卫星控制系统包括姿态指令发生器、静舱姿态传感器、静舱姿态控制器、动舱相对位置传感器、解耦控制装置、动舱相对位置控制器、动舱相对姿态控制器、动舱执行机构；当动静分离式卫星平台的静舱与动舱解锁分离时，姿态指令发生器分别向静舱姿态控制器、动舱相对姿态控制器、动舱相对位置控制器发送姿态指令；静舱姿态控制器根据姿态指令以及静舱姿态传感器测量得到的静舱姿态信息，输出静舱姿态控制指令；动舱相对位置控制器根据姿态指令以及动舱相对位置传感器测量得到的静舱与动舱相对位置信息，输出静舱与动舱相对位置控制指令；解耦控制装置根据静舱姿态控制指令、静舱与动舱相对位置控制指令，形成磁浮力器姿控力与磁浮力器位控力，并对姿控力与位控力解耦；其中，磁浮力器姿控力施加于静舱且实现对静舱姿态的主动控制，磁浮力器位控力作用于静舱与动舱，实现对动舱位置的从动控制；动舱相对姿态控制器根据姿态指令以及动舱相对位置传感器测量得到的静舱与动舱相对位置信息，对动舱进行姿态的从动控制，所述动舱执行机构完成静舱与动舱的整体的自适应姿态控制。
所述系统中静舱采用磁浮力器作为姿态主动控制执行机构，动舱采用化学推力器、电推力器、磁力矩器作为姿态从动控制执行机构，动舱与静舱之间的相对位置保持采用磁浮力器作为执行机构，这样能实现对静舱姿态的主动控制。
所述动舱相对姿态控制器在动静分离式卫星平台的静舱与动舱的在轨锁紧过程自适应调整姿态控制参数，所述动舱执行机构完成静舱与动舱的整体的自适应姿态控制，这样能实现对动舱姿态的从动控制。
所述系统有效载荷位于卫星平台的静舱，静舱部分不含活动部件与大挠性部件，磁浮力器通过可调节电流线圈在匀强磁场中运动产生的洛伦兹力进行控制，这样能实现对静舱的高精度高带宽控制。
所述系统平台的活动部件及大挠性部件位于动舱，这样能采用化学推力器、电推力器、磁力矩器作为动舱从动控制的执行机构。
所述系统卫星平台的在轨对地稳态控制采用化学推力器、电推力器、磁力矩器作为执行机构，快速姿态机动控制采用化学推力器作为执行机构，这样能保证对动舱的控制带宽与磁浮力器对静舱的控制带宽相匹配。
当动静分离式卫星平台的静舱与动舱在轨锁紧时，动舱相对姿态控制器可根据整体姿态传感器测量得到的静舱与动舱的整体的姿态信息，自适应调整控制参数，对静舱与动舱的整体进行姿态控制。
动舱相对姿态控制器的自适应功能是指能够在对接式构型或者内含式构型的质心和惯量改变过程中，自适应调整控制器的参数。所述对接式构型，是指：动静分离式卫星平台的静舱与动舱不共质心，静舱与动舱在解锁和锁紧过程中，动静分离式卫星平台质心和转动惯量均发生变化。所述内含式构型，是指：动静分离式卫星平台的静舱与动舱共质心，静舱与动舱在解锁和锁紧过程中，动静分离式卫星平台质心基本不变化，转动惯量发生变化。
具体地，在动静分离式卫星平台入轨后，为了实现静舱的双超模式，两舱锁紧装置解锁，两舱分离，两舱控制模式为静舱主动，动舱从动的控制模式，这个过程中，动舱由最初的整星控制模式切换到仅控制动舱跟随静舱的模式，对此过程进行姿态控制，以实现静舱姿态的迅速收敛和双超控制；在轨重复锁紧解锁的解锁过程与初始解锁过程一致，在轨锁紧过程则与之相反，在此过程，静舱和动舱由静舱主动，动舱从动的控制模式切换到整星控制模式，对此过程进行姿态控制，以实现双超平台整星姿态稳定控制。两种模式的切换过程，涉及质心和惯量的改变，控制器参数进行自适应调整。
动静分离式卫星平台的姿态控制主要由姿态指令发生器101、静舱姿态主动控制回路102、动舱姿态从动控制回路103以及动舱位置从动控制回路104组成；静舱姿态主动控制回路102用于在动舱与静舱解锁时对静舱的姿态进行控制。
动静分离式卫星平台入轨后，以及在轨锁紧后重复解锁后，静舱与动舱解锁分离，姿态指令发生器101分别对静舱姿态主动控制回路102、动舱姿态从动控制回路103以及动舱位置从动控制回路104发出相应的姿态指令。静舱姿态控制器根据姿态指令以及静舱姿态传感器测量的姿态信息，相对位置控制器根据相对位置传感器测量的相对位置信息，通过解耦分配形成磁浮力器姿控力与位控力，分别完成静舱姿态主动控制以及动舱位置从动控制。
本发明可以解决动静分离式卫星平台两舱的姿态稳定控制问题，保证动静分离式卫星平台在轨正常工作，实现静舱高精度和高稳定度性能指标。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。