一种皮纳卫星的模块化姿态确定与控制装置及其方法_2

文档序号:9901644阅读:来源:国知局
然后判断是否 |mx I >mmax,若 |mx I >mmax为否, 则mx=mx且my = 0,若 |mx| >mmax为是,则设mx = sign(mx)mmax且my = -(Tcz-mxBby)/Bbx;再判断是 I Hly I〉ITlinax,^* I Hly |〉ITlinax^j7H,贝(Jmy - S I gn (ITly ) ITlmax ? ^=I | Hly | (ITlinax^J^^,贝(JlTly - ITly ;
[0069] 在 |Bby I S |Bbx| 的状态下,设 my = -WBbx,然后判断是否 |my I >mmax,若 |my I >mmax 为 否,则Hiy=Hiy且mx = 0,若 I my I >mmax为是,则设my= sign(my)mmax且mx= (TczIyBbx)/Bby,再判断 I Ι?χ I ^ITlmax ? | Π?χ |〉ITlinax^j7H,贝- S I gn (ΙΠχ ) ITlmax ? ^=I | Π?χ | (ITlinax^J^^,贝(JlTlx - ΙΠχ ; T +HiBhr
[0070] 然后计算mz,M7 = --:-^再判断是否|mz I >mmax,若|mz I >mmax为是,贝丨jmz = 一 D , ??)Χ S I gn (ΙΠζ ) ITlmax ? ^=I | Hlz |〉ITlinax力,贝丨JlTlz -Π?ζ ;
[0071] Tcy>Tcz>TcJ寸:
[0072] 在 I Bbx I > I Bbz I 的状态下,设mz = Tcy/Bbx,然后判断是否 |mz I >mmax,若 |mz I >πι·χ* 否,则Π?ζ -Π?ζ且Π?χ - 0,右 I Π?ζ I〉ITlinax为疋,则设Π?ζ - S i gH (Π?ζ )Hlmax且Π?χ - _ ( Tcx-ITlzBbx ) /Bbz ;再?丨J 断是否 |mx| >mmax,若 |mx| >mmax为是,则mx= sign(mx)mmax,若 |mx| >mmax为否,则mx=mx;
[0073] 在 |Bbx| S |Bbz I 的状态下,设mx=-Tcy/Bbz,然后判断是否 |mx| >mmax,若 |mx| >111麗为 否,则ΙΠχ - Π?χ 冃.Π?ζ - 0,右 I Π?χ I〉ITlinax为疋,则设Π?χ - S igH (IHx)ITlinax且Π?ζ - ( Tcy+HlxBbz ) /Bbx,再?丨J断 是否 |mz I >mmax,若 |mz I >mmax为是,则mz = sign(mz)mmax,若 |mz I >mmax为否,则mz=mz;
[0074] 然后计算my,
?判断是否
为是,则 ITly - S i gn (ITly ) ITlinax,右* I Hly |〉ITlinax力J ,贝丨JlTly - ITly ;
[0075] Tcz>Tcx>Tcy 时:
[0076] 在 I Bby I > I Bbx I 的状态下,设Hix = WBby,然后判断是否 |mx I >mmax,若 |mx I >mmax为否, 则mx=mx且my = 0,若 |mx| >mmax为是,则设mx = sign(mx)mmax且my = -(Tcz-mxBby)/Bbx;再判断是 I Hly I〉ITlinax,^* I Hly |〉ITlinax^j7H,贝(Jmy - S I gn (ITly ) ITlmax ? ^=I | Hly | (ITlinax^J^^,贝(JlTly - ITly ;
[0077] 在 |Bby I S |Bbx| 的状态下,设 my = -Tcz/Bbx,然后判断是否 |my I >mmax,若 |my I >mmax 为 否,则Hiy=Hiy且mx = 0,若 I my I >mmax为是,则设my= sign(my)mmax且mx= (TczIyBbx)/Bby,再判断 I Ι?χ I ^ITlmax ? | Π?χ |〉ITlinax^j7H,贝- S I gn (ΙΠχ ) ITlmax ? ^=I | Π?χ | (ITlinax^J^^,贝(JlTlx - ΙΠχ ;
[0078] 然后计算mz
再判断是否
9是,则mz = sign(mz)mmax,若 |mz I >mmax为否,贝ljmz=mz;
[0079] Tcx>Tcy>Tcz 时:
[0080] 在 I Bby I > I Bbz I 的状态下,设Hiy = WBbz,然后判断是否 |my I >mmax,若 |my I >mmax为否, 则Hiy=Hiy且mz = 0,若 |my I >mmax为是,则设my = sign(my)mmax且mz = -(Tcx-myBbz)/Bby;再判断是 否丨111 2|>11111^,若|1112|>111111批为是,贝1|1112 = 81811(1112)11111^,若|1112|>111111批为否,贝1|111 2=1112;
[0081] 在 |Bby I S |Bbz I 的状态下,设 mz = _WBby,然后判断是否 |mz I >mmax,若 |mz I >mmax 为 否,则Hlz -Hlz且Hly - 0,右 I Hlz I〉ITlinax为疋,则设Hlz - S ign (Π?ζ )ITlinax且Hly - ( Tcx^-ITlzBby )Bbz ? TH I ITly I ^ITlmax ? | Hly |〉ITlinax^i TH,贝[|?Πν - S I Rn (ITly ) ITlmax ? ^=I | Hly | (ITlinax^J^^,贝(JlTly - ITly ;
[0082] 然后计算mx
再判断是否|mx| >mmax,若|mx| >mmax为是,则mx =s i gn (mx) mmax,若 I mx I > mmax为否,则mx=mx;
[0083] Tcx>Tcz>Tcy 时:
[0084] 在 I Bby I > I Bbz I 的状态下,设 Hly =WBbz,然后判断是否 I Hly I >mmax,若 I Hly I >mmax 为否, 则1% = 1%且1112 = 0,若|1%|>111繼为是,则设1% = 81811(1%)11111^且1112 = -(1^1^1^)/^丫;再判断是 否丨1112|>11111^,若|1112|>111111批为是,贝1|111 2 = 81811(1112)11111^,若|1112|>111111批为否,贝1|111 2=1112;
[0085] 在 |Bby I S |Bbz I 的状态下,设 mz = _WBby,然后判断是否 |mz I >mmax,若 |mz I >mmax 为 否,则Hlz -Hlz且Hly - 0,右 I Hlz I〉ITlinax为疋,则设Hlz - S i gH (ITlz )Hlmax且Hly - ( Tcx+HlzBby ) /Bbz,再?丨J断 I ITly I ^ITlmax ? | Hly |〉ITlinax^j7H,贝l|my - SI gn (ITly ) ITlmax ? ^=I | Hly | (ITlinax^J^^,贝(JlTly - ITly ;
[0086] 然后计算η
,再判断是否|mx| >mmax,若|mx| >mmax为是,则mx = S I gn (ΙΠχ ) ITlmax ? ^=I | Π?χ |〉ITlinax力J ,贝丨JlTlx - ΙΠχ ;
[0087] 其中,mmax = NIS,
[0088] 式中,N表示线圈匝数,I表示线圈内通过的电流,S表示线圈围成的面积。
[0089]本发明的有益效果是:
[0090] 1、高集成、模块化,可移植性:由于本模块完全封装,集成度高,为皮纳卫星提供最 快速的姿态确定于控制能力,模块化、可移植,通过预留的打孔位置,可以满足很多皮纳卫 星的需要。
[0091] 2、在皮纳卫星系统中相对独立,仅通过供电即可完成对皮纳卫星的控制。
[0092] 3、接口简单,本产品能够实时将有关姿态的控制指令与量测数据通过RS232串口 传输,方便用户使用,可市场化。
[0093] 4、本发明的姿态确定与控制方法针对皮纳卫星纯磁控的高非线性特点,采用了专 家控制这样一种先进的解决非线性控制问题的方法。并且在5000秒内能完成皮纳卫星的姿 态确定、姿态控制与姿态捕获。
【附图说明】
[0094] 图1为本发明的一种皮纳卫星的模块化姿态确定与控制装置的电气连接结构示意 图;
[0095]图2为本发明的一种皮纳卫星的模块化姿态确定与控制装置中的外壳的结构示意 图;
[0096]图3为图2的俯视不意图;
[0097]图4为计算最优卫星输出磁矩M-best的流程图;
[0098]图 5a、图 5b、图 5c、图 5d、图 5e、图 5f 为 Tcx > Tcy > Tcz、Tcx > Tcz > Tcy、Tcy > Tcx > Tcz、Tcy > Tcz > Tcx、Tcz > Tcx > Tcy、Tcz > Tcy > Tcx六种不同排列方式下卫星输出磁矩M (i)的计算流程 图;
[0099]图中:1、外壳;2、折弯面、3、供电接口。
【具体实施方式】
[0100]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0101]参照图1,为本发明的一种皮纳卫星的模块化姿态确定与控制装置的电气连接结 构示意图;该皮纳卫星的模块化姿态确定与控制装置包括外壳1,外壳1内设置有用于测定 皮纳卫星姿态的姿态敏感单元,用于根据皮纳卫星姿态发出命令信号的姿控计算机,用于 执行姿控计算机发出的命令的姿态控制执行单元。
[0102] 姿态敏感单元包含用于测量皮纳卫星在惯性系下的角速度的陀螺仪,用于测量卫 星本体坐标系下地磁场矢量的磁强计,用于测量卫星本体坐标系下太阳矢量的太阳敏感 器,用于测量皮纳卫星的位置信息的卫星导航接收机,姿控计算机的四个输入端分别对应 电连接陀螺仪的输出端、卫星导航接收机的输出端、磁强计的输出端、太阳敏感器的输出 端。姿态控制执行单元包含磁力矩器驱动单元,用于完成对皮纳卫星实时姿态控制的磁力 矩器,姿控计算机的输出端电连接磁力矩器驱动单元的输入端,磁力矩器驱动单元的输出 端电连接磁力矩器的控制端。
[0103] 参照图2、图3,为外壳的结构
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