示意图；姿态敏感单元、姿控计算机和姿态控制执行 单元设置在外壳内，将所有的器件均设置在外壳1内，达到模块化设计，使用时直接安装该 模块就可以，为研发团队节省了人力物力;外壳1的底部设置为开口状，外壳1的下底面设置 有向外延伸的折弯面2,折弯面2上设置有多个通孔，通孔用于通过螺钉安装该装置，方便安 装，外壳1的侧壁上设置有供电接口 3。
[0104] 姿态敏感单元还包含温度传感器和模拟量电流传感器，温度传感器的输出端和模 拟量电流传感器的输出端对应电连接姿控计算机的两个输入端。温度传感器、电流传感器 为辅助敏感器，在算法中不起决定性作用，只是用来修饰数据。
[0105] 磁力矩器为三轴磁力矩器。姿控计算机采用单片微型计算机。供电接口为J30J-9ZKW-J接口。
[0106] 外壳1内还设置有5V升压模块和3.3V稳压模块，供电接口与5V升压模块电连接， 3.3V稳压模块与5V升压模块电连接。
[0107] 该皮纳卫星的姿态确定与控制装置的姿态确定与控制方法，包括以下步骤:步骤 一，定义卫星本体坐标系为Obxyz，参考坐标系为轨道坐标系Ocixyz，太阳矢量和地磁场矢量 在0〇xyz中分别为Si、S2，太阳矢量和地磁场矢量在Obxyz中分别为si'S2'
[0108] 步骤二，皮纳卫星进入任务设定轨道后，在姿控计算机内预存有皮纳卫星的旋转 角度的设置阈值A w，陀螺仪实时测量皮纳卫星的旋转角度w，旋转角度w大于姿控计算机内 的设置阈值A w，启动姿态消旋控制对皮纳卫星进行消旋处理，直至旋转角度w小于等于姿 控计算机内的设置阈值A w后，进入姿态确定和姿态捕获控制的循环阶段。
[0109] 消旋处理通过B-dot方法对皮纳卫星进行速率阻尼。
[0110] B-dot方法的计算式为：
[0111] ?b.二-KBh，
[0112] 式中，Bb为地磁场矢量在卫星本体坐标系中的投影，通过磁强计测量得到，
[0113] 式为Bb的变化率，
[0114] Mb为卫星输出磁矩，
[0115] K为消旋控制率，B-dot算法控制率的取值范围很广，可以在1000-1000000范围内 取值，取值大小主要影响算法收敛速度，如果控制率取值过大，产生的磁距大于线圈实际可 输出的最大磁距，影响算法效率。
[0116]则，磁力矩器输出消旋力矩对皮纳卫星进行消旋处理，磁力矩器输出的消旋力矩 Τ】％··τ卜 M，Bh。
[0117]姿态确定的过程为：
[01 18] 设S3 = Sl X S2, S3*= SI* X S2*;令SI、S2、S3三个矢量组成矩阵S的三列
[0119] S=(SiS2S3),
[0120] 令矩阵s*为浐=
[0121] 贝丨J
[0122] AMb为轨道坐标系到本体坐标系的姿态旋转矩阵，
[0123] S、S$不共线，矩阵S可逆，Am = SV1,
[0124] 根据姿态动力学中姿态旋转矩阵Aeb与欧拉角的转换关系反推欧拉角的值为：
[0125]
[0126] 式中，a21代表姿态旋转矩阵AMb当中2行1列的元素，an代表姿态旋转矩阵AMb当中 1行1列的元素，a 31代表姿态旋转矩阵Ah当中3行1列的元素 a32代表姿态旋转矩阵Ah当中3 行2列的元素，a33代表姿态旋转矩阵Ad当中3行3列的元素;从而完成姿态确定。
[0127] 姿态捕获控制采用ro控制，具体方法如下：
[0128] 设期望磁控力矩Tc:
[0129] Tc =-K O-K/),
[0130] 式中：Θ为余仰角，Θ = 90° -δ，δ为卫星的赤炜，
[0131] 次为余仰角速度，
[0132] Kp为比例参数，
[0133] Kd为微分参数，PD算法中参数取值的依据是最终控制产生的磁距是否在00.2以 内，同时角速度控制率和角度控制率存在比例关系，一般角速度控制率为角度控制率的10 的三次方倍。
[0134] 期望磁控力矩Tc的三轴分量为TcxJc^Tcz，将期望磁控力矩T c的三轴分量Tcx、Tcy、 Tcz大小按照顺序排列有如下六种排列方式：
[0135] Tcx>Tcy>Tcz、Tcx>T cz>Tcy、Tcy>Tcx>T cz、Tcy>Tcz>Tcx、Tcz>T cx>Tcy、Tcz>Tcy> T cx，
[0136] 通过公式Tc = Cr〇SS(M，Bb)，在不同排列方式下可以分别解得一组卫星输出磁矩M (i)：
[0137] M(i) = [mxi、myi、mzi]，
[0138] 其中，i = l、2、3、4、5、6，
[0139] mxi为卫星输出磁矩M(i)在卫星本体坐标系中x轴上的分量，
[0140] Iiiyi为卫星输出磁矩M(i)在卫星本体坐标系中y轴上的分量，
[0141 ] mzi为卫星输出磁矩M(i)在卫星本体坐标系中z轴上的分量，
[0142] 如图5a、图5b、图5c、图5d、图5e、图5f所不，在六种不同排列方式下，卫星输出磁矩 M(i)的计算过程如下：
[0143] Bb 的三轴分量为 Bbx、Bby、Bbz，
[0144] Tcy>Tcx>Tcz 时：
[0145] 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 >mmax为 否，则Ι?ζ - Π?ζ且Hlx - 0，右 I Π?ζ I〉fflmax为疋，则设Π?ζ - Sigll (Π?ζ )!Umax且Π?χ - _( Tcx-IIlzBbx) /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;
[0146] 在 I Bbx I < I Bbz I 的状态下，设mx = -Tcy/Bbz，然后判断是否 |mx I >mmax，若 |mx>mmax为 否，则mx=mx且mz = 0，若 I mx I > mmax为是，则设nix = s i gn (mz) mmax且mz = (Tcy-mxBbz) /Bbx，再判断 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;
[0147] 然后计算m
f判断是否|my I >mmax，若|my I >mmax为是，则my = S I gn (ITly ) ITlmax ? ^=I | Hly |〉ITlinax力J ，贝丨JlTly - ITly ；
[0148] Tcz>Tcy>TcJ寸：
[0149] 在 I Bby I > I Bbx I 的状态下，设mx = 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 I ITly I ^ITlmax ? | Hly |〉ITlinax^j7H，贝l|my - SI gn (ITly ) ITlmax ? ^=I | Hly | (ITlinax^J^^，贝(JlTly - ITly ；
[0150] 在 I Bby I S I Bbx I 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 是否|11^|>111麗，若|11^|111脆为是，则11^ = 81811(11^)111麗，若|11^|>111麗为否，则11^ = 11^;
[0151] 然后计算mz
，再判断是否|mz I >mmax，若|mz I >mmax为是，贝丨jmz = S I gn (ITlz ) ITlmax ? ^=I | Hlz |〉Hlmax力J ，贝丨JlTlz -ITlz ；
[0152] Tcy>Tcz>TcJ寸：
[0153] 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 >mmax为 否，则Hlz -Hlz且Hlx - 0，右 I Hlz I〉Hlinax为疋，则设Hlz - S i gH (ITlz )Hlmax且Hlx - _ ( 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;
[0154] 在 |Bbx| S |Bbz I 的状态下，设mx=-Tcy/Bbz，然后判断是否 |mx| >mmax，若 |mx| >minaxS 否，则Π?χ - Π?χ且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;
[0155] 然后计算my，·1
再判断是否|my| >mmax，若|my I >mmax为是，则 ITly - S i gn (ITly ) ITlinax，右* I Hly |〉ITlinax力J ，贝丨JlTly - ITly ；
[0156] Tcz>Tcx>Tcy 时：
[0157] 在 I Bby I > I Bbx I 的状态下，设mx = 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 ITly I ^ITlmax ? | Hly |〉ITlinax^j7H，贝!Jmy - S I gn (ITly ) ITlmax ? ^=I | Hly | (ITlinax^J^^，贝(JlTly - ITly ；
[0158] 在 |Bby I S |Bbx| 的状态下，设 my = -Tcz/Bb