本發(fā)明公開了一種固體微助推器陣列與磁扭力器聯(lián)合控制方式，設(shè)計(jì)固體微推動(dòng)器陣列優(yōu)化打火模型，通過優(yōu)化打火模型控制固體微推動(dòng)器陣列對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行大角度速率減振控制，直到衛(wèi)星的角速率通過磁扭力器和固體微推動(dòng)器陣列對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行小角度減振聯(lián)合控制，直到衛(wèi)星角速率大于等于通過磁扭力器和固體微推動(dòng)器陣列對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)合姿態(tài)捕獲控制；通過設(shè)計(jì)MSPT打火模型設(shè)計(jì)，可以優(yōu)化固體微推動(dòng)器的打火，給出最優(yōu)的打火組合，依照任務(wù)需求，將固體微助推器陣列和磁扭力器相結(jié)合進(jìn)行聯(lián)合控制，并分別通過理論推論和仿真實(shí)驗(yàn)證明了算法的有效性，可以減少衛(wèi)星的姿態(tài)控制周期，提高控制精度，降低控制煤耗。
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于華碩姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及固體微推動(dòng)器陣列與磁扭力器聯(lián)合控制方式。
【背景技術(shù)】
在單位企業(yè)里，微小衛(wèi)星以其實(shí)現(xiàn)成本低，設(shè)計(jì)時(shí)間周期短等的快速響應(yīng)能力應(yīng)用在應(yīng)急通訊、空間組網(wǎng)等領(lǐng)域。在院校教育中，其低成本、高集成的特點(diǎn)促使皮納衛(wèi)星可以挺好的融入創(chuàng)新與學(xué)習(xí)，對(duì)中學(xué)生的發(fā)展很有幫助，所以被好多學(xué)院所注重。當(dāng)下已有多所學(xué)院的小衛(wèi)星發(fā)射成功。皮納衛(wèi)星的姿態(tài)確定與控制系統(tǒng)(tion縮寫為ADCS)為小衛(wèi)星提供姿態(tài)控制能力，它由姿態(tài)敏感器、姿態(tài)控制執(zhí)行器與姿控計(jì)算機(jī)組成。姿態(tài)敏感器配合姿控計(jì)算機(jī)可以提供衛(wèi)星姿態(tài)信息，通過姿控計(jì)算機(jī)對(duì)陀螺儀、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)(GNSS)和磁強(qiáng)計(jì)、太陽敏感器、星敏感器等姿態(tài)敏感器采集的信息進(jìn)行處理，解算出當(dāng)前衛(wèi)星的姿態(tài)，為姿態(tài)控制提供保障。
微型固體微加快器陣列的控制精度取決單個(gè)推動(dòng)器的推力大小，而整體推動(dòng)能力取決于于推動(dòng)器的推力及陣列規(guī)模。當(dāng)單個(gè)推動(dòng)器推力較大時(shí)，姿態(tài)控制精度將難以保證；而推動(dòng)器推力較小時(shí)，在完成大角度機(jī)動(dòng)或多次機(jī)動(dòng)任務(wù)中，須要的推動(dòng)器規(guī)模龐大，無法達(dá)到幀率、體積等方面的限制。因而單獨(dú)采用固體微加快器陣列進(jìn)行姿態(tài)控制未能滿足如好多實(shí)際飛行任務(wù)的需求，為充分借助微型固體微加快器的優(yōu)勢(shì)，仍需探究更好的組合姿態(tài)控制方式。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種固體微加快器陣列與磁扭力器聯(lián)合控制方式，以磁扭力器作為主執(zhí)行器，同時(shí)為充分發(fā)揮微型固體微加快器陣列的作用，提升控制效率，減少對(duì)衛(wèi)星的姿態(tài)控制周期、提升控制精度、減少控制煤耗。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：固體微加快器陣列與磁扭力器聯(lián)合控制方式，具體包括以下步驟：
步驟1、設(shè)計(jì)固體微加快器陣列優(yōu)化打火模型磁力矩器，通過優(yōu)化打火模型控制固體微加快器陣列對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行大角度速率減振控制，直到衛(wèi)星的角速率
步驟2、基于控制律通過磁扭力器和固體微加快器陣列對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行小角度減振聯(lián)合控制，直到衛(wèi)星角速率大于等于
其中，mb為磁扭力器形成的輸出扭矩，K1、K2均為正定義系數(shù)矩陣，Bb表示本體系地磁場(chǎng)矢量，表示衛(wèi)星在本體系內(nèi)的真實(shí)角速率，tk表示固體微加快器陣列的工作時(shí)間點(diǎn)，k∈{1,2,…,M}磁力矩器，M為小于等于1的整數(shù)；Ak為固體微加快器陣列在小角度減振控制過程中每次工作形成的輸出沖量；
步驟3、基于控制律通過磁扭力器和固體微加快器陣列對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)合姿態(tài)捕獲控制；
其中，uc(t)為磁扭力器在捕獲控制時(shí)的輸出扭矩，udk為固體微加快器陣列在捕獲控制時(shí)形成的輸出沖量，kc為連續(xù)控制律增益，表示本體系磁場(chǎng)的斜對(duì)稱矩陣、J為轉(zhuǎn)動(dòng)力矩矩陣，P1、P2均為元氏矩陣，θ(t)表示衛(wèi)星在t時(shí)刻歐拉角，的行列式，kd為離散控制律增益，為衛(wèi)星在時(shí)刻的歐拉角，為的行列式。
進(jìn)一步地，固體微加快器陣列優(yōu)化打火模型具體為：