太阳同步轨道卫星帆板对日定向控制与仿真

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1、第28卷第3期计算机仿真2011年3月文章编号：1006—9348(2011)03一0110—05太阳同步轨道卫星帆板对日定向控制与仿真朱军年(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073)摘要：航天器所需能源由太阳能帆板提供。针对单翼、单自由度、匀速驱动的太阳同步轨道卫星帆板的对日定向控制问题，研究了轨道偏心率、地球非球形摄动、日月引力、大气阻力、太阳光乐等凶素对卫星帆板对日定向精度的影响作用规律，为了提高对日帆板的定位控制精度，提出了在摄动影响下，采用线性拟合的方法，通过合理设置卫星帆板的驱动速度，延长卫星对日定向姿态

2、的稳定时间。仿真结果表明，提出的方法简单易行，能够确保卫星帆板对日定向精度较长时间保持在允许范围内，在提高卫星帆板受晒效率的同时，减少了卫星帆板调整的次数。关键词：太阳同步轨道；太阳帆板驱动；线性拟合；对日定向中图分类号：V423．4文献标识码：ASimulationofSunSynchronousOrbitSatelliteSolarPanelControlZHUJun—nian(SchoolofMeehatronicsEngineering&Automation，NationalUniversityofDefenseTechnolo

3、gy，ChangshaHunan410073，China)ABSTRACT：SolarpanelcontrolproblemforaStillsynchronousorbitsatellite，whichhasonedegreefreedomsinglesolarpaneldrovedbyaconstantvelocitytopointtothesun，isinvestigatedinthispaper．Firstofall，therulesarefoundoutbysimulationtoexpresshowtheperturbati

4、onsoforbiteccentricity，nonspheriealacceleration，sunandlu—natgravity，airdragandsunradiationpressureaffectthesolarpanelattitude．Then，thechangingroleofsolarpanelattitudeangleisanalyzedwithintegratedconditionsconsideringallperturbations，andalinearfittingmethodisob—tained．The

5、n，thesolarpaneltheoreticdrivingvelocityiscompensatedwiththismethodinordertokeepsolarpanelintheoptimalpositionforsolarization．SimulationresultsindicatethattheproposedmethodcaD．keepthepanelpoint-ingtothesunforarelativelongtime，andreducetimestoadjustthesolarpanelattitude．KE

6、YWORDS：Sunsynchronousorbit；Solarpaneldriving；Linearapproximating；Solarpanelpointing1引言目前，长寿命航天器所需的能源绝大部分是由太阳帆板提供’1J。我国低轨长寿命航天器多数都采用太阳同步轨道，除考虑任务需求外，另一个重要的原因就是采用这种轨道，能使太阳帆板获得较好的光照条件嵋1。太阳同步轨道一个显著的特征就是轨道面的进动速度与太阳周年视运动的速度相同’3,43，一年之中太阳方向矢量与轨道面的夹角在一个较小的范围内变化，一般在15。以内。因此太阳同步轨道卫

7、星只要选择合适的起始时刻和速度来驱动太阳帆板匀速旋转，就能保证太阳帆板法线和太阳光线的夹角保持最佳位置，从而使太阳帆板产生最多能量芦J。但在实际的长期(一年或一年以上)运行过程中卫星会受到各种摄动的影响，使得卫星轨道根数发生变化，若只根据卫星收稿日期：2010—07—07修回日期：2010—08—29—110一设计轨道根数来设置帆板的驱动速度，将会与满足帆板最佳受晒的实际驱动速度产生偏差，最终导致太阳帆板法线和太阳光线的夹角偏离最佳位置，降低了太阳帆板的受晒效率。目前，卫星太阳帆板对日定向的方式有单自由度、单自由度加同定偏置角、单自由度

8、加可调偏置角、双自由度、三自由度等多种。但每个自由度都需要增加相应的驱动机构、导电滑环和柔性电缆等，从而降低卫星结构的可靠性’6J，所以应尽量选择较少的自由度。对于可驱动太阳帆板，现主要有三种控制方式：一是