高精度遥感卫星力矩补偿技术.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI2011年第1期文章编号：1006—1630(2011)01—0012一06高精度遥感卫星力矩补偿技术俞洁k2，廖瑛1，刘伟2(1．国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073}2．上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：基于建立的卫星姿态动力学模型，对高精度遥感卫星有效裁荷工作时裁荷运动产生的干扰力矩及其对卫星姿态的影响进行了研究。提出了反馈控制+力矩补偿的方法，给出了力矩补偿的设计。仿真结果表明：在补偿时延小、补偿精度高条件下利用补偿轮进行力矩补偿，可提高卫星的姿态稳定度，使其满足卫星成像时的

2、姿态控制指标要求。关键词：三轴稳定卫星；干扰力矩；姿态稳定，力矩补偿中图分类号：V412．42文献标志码：ATorqueCompensationTechnologyforHigh—AccuracyRemoteSatelliteYUJiel”，LIAOYin91，LIUWeil(1．CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NUDT，ChangshaHunan410073，ChinaI2．ShanghailnstituteofSateUiteEngineering，Shanghai200240，China)Abstr

3、act：Basedontheattitudedynamicmodelofthesatelliteestablished，thedisturbancetorquecausedbythemovementsofthefelixblecomponentsofthepayloadsinthehigh—accuracyremotesensingsatelliteanditsinfluenceontheattitudeofthesatellitewerestudiedinthispaper．Themethodofthefeedbackcontrolplustorque

4、companstationwasputforward，andatorquecompensationmethodwasdesigned．Thesimulationresultsshowedthattheattitudestabilityofthesatellitecouldbeimprovedbythetorquecompensationofthecompensationwheelswhenthecompensationtime_delaywasshortandcompensationaccuracywashigh，whichwouldmeetthereq

5、uirementsoftheattitudecontrolforthetargetofimaging．Keyw盯凼：Three．axisstabilizedsatellite；Disturbancetorque；Attitudestability；TorquecompenSationO引言高精度遥感卫星成像对卫星姿态稳定度指标的要求越来越高，如优于每秒万分之五度。载荷运动产生的干扰力矩会严重影响卫星的姿态稳定度和指向精度，并由此影响卫星的成像质量，为此需采取措施补偿载荷的运动以减小其对卫星姿态的干扰。补偿载荷运动的必要性主要有两点：一是载荷运动造成干扰的

6、频率高于卫星姿态控制系统带宽，卫星姿态控制系统无法抑制该干扰；二是采取补偿可避免载荷运动造成过大干扰进人卫星姿态控制系统，简化卫星姿态控制系统[1~3]。本文采用牛顿一欧拉法、收稿日期：2010一12一08作者简介：俞洁(1962一)。男，研究员。国防科工局卫星总体专业组专家，上海市宇航学会会员，主要从事卫星总体设计。达朗贝尔原理对卫星所受内力(载荷运动干扰力矩、反作用飞轮控制力矩、补偿轮补偿力矩)以及整星的动力学建模，研究了某高精度遥感卫星的力矩补偿技术‘4‘。卫星姿态动力学建模l-1卫星姿态动力学方程卫星系统包括星体、一维运动载荷、二维运动载荷和飞轮

7、等，如图1所示。图中：O为地心赤道坐标系原点；oc为卫星质心；C。，G分别为一、二维运动载荷质心；C，为飞轮质心。1．1．1一维运动裁荷‘有效载荷绕某一转动轴作一维转动，如图2所示。有2011年第1期俞洁，等：高精度遥感卫星力矩补偿技术13图l卫星组成F唔lsatelIitecomp惦iteR1=R0+r1+p，；(1)R1=Ro+西×r1+国×J：l+(西+西1)×p1+(∞+国1)×p1=R0+面×rl+∞×(∞×，1)+[西+(西1+∞×∞1)]×p1+(∞+∞1)×[(∞+∞1)×p1]．(2)式中：风为地心赤道坐标系原点D至卫星质心点O。的矢径

8、；r，为点0。至一维运动载荷质心点C。的矢径；p-为点C。至一维运动载荷上任一点