基于动量轮转速标定的轨道控制方法研究

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1、第32卷第6期2013年12月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．32No．6Dec．2013基于动量轮转速标定的轨道控制方法研究+李剑锋1’2，邓红兵2，赵亮2，王博2(1．宇航动力学国家重点实验室·西安·710043；2．中国西安卫星测控中心·西安·710043)摘要：某地球同步三轴卫星因故障导致推力器工作效率不稳定，使得采用原有方案进行向西轨道控制时姿态变化大，控制准确度降低。针对上述问题，通过分析卫星用于姿态控制的偏置动量轮的控制规律，利用星体角动量守恒条件，建立了偏置动量轮转速

2、变化与轨道半长轴变化之间的相关性数学模型，提出了一种改进的基于偏置动量轮转速标定的轨道控制方法，同时结合姿态的稳定变化制定了轨道控制实施方案，并将其应用于实际卫星轨道控制中，取得了良好的控制效果。改进的控制方法提高了轨道控制的准确率，使得半长轴误差幅度由最大60％提高到0．2％左右，增加了姿态的稳定性，使得俯仰姿态变化幅度由最大0．7。减小到0．2。左右，降低了控制风险，减轻了地面控制人员的负担。关键词：动量轮(MW)；转速标定；推力器效率；向西轨道控制；地球同步三轴卫星中图分类号：V525文献标志码：A文章编号：1674—5620(20

3、13)06—0543—06I)()I：10．7642／i．issn．1674—5620．2013—06054306AMethodofWestwardLongitudeManeuverBasedonCalibrationofMWRevolutionSpeedLIJianfen91～，DENGHongbin92，ZHAOLian92。WANGB02(1．StateKeyI。aboratoryofAstrodynamics，Xi’an710043；2．Xi’anSatelliteControlCenter，Xi’an710043)Abstrac

4、t：Theoperationalefficiencyofthethrusterofathree-axisstabilizedGEO(GeosynchronousEarthOrbit)satelliteexperiencedinstabilityduetOmalfunction．Asaresult，attitudevariationincreasedandcontrolaccuracyde—creasedinthecourseofwestwardlongitudemaneuverusingtheexistingcontrolscheme．T

5、osolvetheproblem，amathematicalmodeliSestablishedfortherelationshipbetweenMW(MomentumWheel)revolutionspeedvariationandsemi—majoraxisvariationusingthelawofconservationofangularmomentumfollowinganalysisofthecontrollawofMWforattitudes。andanimprovedwestwardlongitudemaneuvermet

6、hodbasedoncalibrationofMWrevolu—tionspeedisputforward．Amaneuverimplementationschemecombinedwithattitudedifferenceisdevelopedandissuccessfullyusedinorbitcontr01．ThankstOthenewmethod，orbitcontrolprecisionisincreased．Theamplitudeoftheerrorofthesemi—majoraxisisexpandedfrom60％

7、maximumtOabout0．2％andchangesinthepitchattitudedecreasefrom0．7。maximumtOaboutaround0．2。．Asaresult，theriskoforbitcontrolissignificantly10weredandworkloadonoperationalstaffissignificantlyreduced．Keywords：MomentumWheel(MW)；revolutionspeedcalibration；thrusterefficiency；westwar

8、dlongitudemaneuver；3-axisstabilizedGeosvnchronousEarthOrbit(GEO)satellite0引言2009年11月，某同步三轴卫星因故障导