数字式太阳敏感器系统精度提升方法及验证

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作者 谢任远 王北超 +3 位作者 李爽 何益康 吴迪 孙朔冬 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期94-100,共7页

研究了利用数字式太阳敏感器获取卫星姿态角的精度提升方法。针对使用数字太阳敏感器参数直接计算姿态角存在较大系统误差的情况,利用光线传播原理,给出了修正折射影响的非线性角度计算公式,并提出了控制系统软件解算非线性方程的两种方... 研究了利用数字式太阳敏感器获取卫星姿态角的精度提升方法。针对使用数字太阳敏感器参数直接计算姿态角存在较大系统误差的情况,利用光线传播原理,给出了修正折射影响的非线性角度计算公式,并提出了控制系统软件解算非线性方程的两种方法,以及星上编程计算的具体实现方式。最后以实测的数据进行了验证,相比于之前的无修正角度,两种修正方法的计算精度均提升了约3.94°,相比于其他系统误差修正的多元函数拟合法,精度从0.04°提升至0.02°,从而验证了该修正方法在轨编程计算实现的可行性和提高系统精度的有效性。 展开更多

关键词 数字式太阳敏感器 姿态精度提升 实测验证 修正折射 星上编程计算

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一种基于推力器控制的卫星质心在轨估算方法研究 被引量：3

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作者 郭正勇 张增安 +2 位作者 汪礼成 何益康 赵永德 《上海航天》 CSCD 2017年第5期76-82,共7页

为准确估计地球静止轨道(GEO)卫星在轨道机动过程中因燃料消耗产生的质心位置的变化,提出了一种基于推力器连续喷气的卫星质心在轨估算方法。采用推力器在固定时间内连续喷气工作方式以形成恒定的推力器作用力和力矩,根据陀螺测量值用... 为准确估计地球静止轨道(GEO)卫星在轨道机动过程中因燃料消耗产生的质心位置的变化,提出了一种基于推力器连续喷气的卫星质心在轨估算方法。采用推力器在固定时间内连续喷气工作方式以形成恒定的推力器作用力和力矩,根据陀螺测量值用最小二乘法估算推力器产生的星体角加速度值,采用产生正负向相反控制力矩的两个推力器同时工作,以减小对卫星姿态的扰动和三轴间的动力学耦合。给出了卫星质心计算公式,讨论了质心估算中的推力器推力位置测量误差、推力器推力矢量方向角度测量误差、成对工作推力器推力大小偏差、陀螺组合测量噪声、整星转动惯量计算偏差,以及卫星姿态动力学耦合特性等主要误差源对估算结果的影响。基于某GEO卫星的推力器数据,计算获得了在轨质心的总测量偏差。仿真结果表明:理论计算值与仿真结果的误差在允许范围内,方法有效,可广泛用于航天器的质心位置测量,方法有较大的工程应用价值。 展开更多

关键词 地球静止卫星 卫星质心估算 推力器 陀螺 连续喷气 最小二乘法 误差源 测量偏差

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对地聚束成像SAR卫星姿态控制技术研究 被引量：2

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作者 汪礼成 任家栋 +2 位作者 钟超 贾艳胜 何益康 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2014年第S1期43-49,共7页

根据合成孔径雷达(SAR)卫星对地聚束成像模式下的任务特点,对其成像覆盖区域进行分析,推导出对地聚束成像的期望姿态跟踪规律。为了尽快跟踪地面目标,需要多轴同时进行大角度姿态机动控制;为了实现SAR天线对地聚束成像,跟踪上目标后还... 根据合成孔径雷达(SAR)卫星对地聚束成像模式下的任务特点,对其成像覆盖区域进行分析,推导出对地聚束成像的期望姿态跟踪规律。为了尽快跟踪地面目标,需要多轴同时进行大角度姿态机动控制;为了实现SAR天线对地聚束成像,跟踪上目标后还需要进行连续跟踪姿态机动。本文采用测速反馈的反作用飞轮控制技术,设计了基于时间最优bang-bang控制的PD控制器,实现了地面目标的快速跟踪指向;针对系统存在的扰动,在PD控制器中设计了系统的前馈输入补偿器,从而保证了姿态跟踪指向的精度。姿态控制系统数学仿真结果表明该控制技术有效。 展开更多

关键词 聚束成像 姿态机动 跟踪控制 时间最优 前馈补偿器

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基于大气阻力的卫星编队沿航迹方向的变结构控制

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作者 何益康 彭仁军 杜耀珂 《上海航天》 2012年第4期27-30,72,共5页

分析了大气阻力对近地轨道卫星轨道参数的影响,用变结构控制设计了基于大气阻力的编队构型沿航迹方向的控制。将中心的漂移距离和编队卫星的面质比之差作为输入量,设计滑模面进行编队控制,用极限环方式消除了在滑膜面附近的频繁切换。... 分析了大气阻力对近地轨道卫星轨道参数的影响,用变结构控制设计了基于大气阻力的编队构型沿航迹方向的控制。将中心的漂移距离和编队卫星的面质比之差作为输入量,设计滑模面进行编队控制,用极限环方式消除了在滑膜面附近的频繁切换。仿真结果验证了该控制律的正确性。 展开更多

关键词 近地轨道卫星 变结构控制 大气阻力 编队构型

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空间摄动对InSAR卫星编队的影响研究

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作者 杜耀珂 何益康 《上海航天》 2012年第3期18-22,72,共6页

针对干涉合成孔径雷达(InSAR)编队卫星的特点,分析了地球形状、大气阻力、第三体引力和太阳光压等空间摄动力对卫星轨道的影响,并仿真讨论其对编队构型的影响。结果表明:地球形状摄动和大气阻力摄动是引起InSAR编队构型变化的主要摄动因... 针对干涉合成孔径雷达(InSAR)编队卫星的特点,分析了地球形状、大气阻力、第三体引力和太阳光压等空间摄动力对卫星轨道的影响,并仿真讨论其对编队构型的影响。结果表明:地球形状摄动和大气阻力摄动是引起InSAR编队构型变化的主要摄动因素,在这些摄动力的作用下,编队构型的变化主要是沿航迹向的累积变化和编队椭圆的空间指向变化两种,并给出了编队构型随时间的变化量。研究为编队保持控制提供了参考。 展开更多

关键词 INSAR 编队飞行 编队构型 测量基线 编队保持

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用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法 被引量：1

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作者 何益康 张文瀚 +1 位作者 王振华 何闻 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期797-805,共9页

在卫星应急恢复过程中,为了控制太阳电池阵的对日方位,需要确定太阳电池阵相对于卫星本体的转动角度。为此,提出一种用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法。首先,基于卫星本体坐标系和太阳电池阵坐标系的关系以及卫星的姿态运动学... 在卫星应急恢复过程中,为了控制太阳电池阵的对日方位,需要确定太阳电池阵相对于卫星本体的转动角度。为此,提出一种用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法。首先,基于卫星本体坐标系和太阳电池阵坐标系的关系以及卫星的姿态运动学方程,给出了太阳电池阵转角的解析解。在太阳电池阵转角解析解的基础上,进一步提出一种基于卡尔曼滤波的估计方法,来抑制太阳敏感器测量噪声的影响、提高转角估计的准确性。通过数值仿真和某实际在轨卫星的遥测数据实验验证了所提方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 卫星应急恢复 太阳电池阵 姿态估计 卡尔曼滤波

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星敏感器在轨光行差修正方法研究 被引量：3

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作者 李苗 周连文 +3 位作者 何益康 余维 谢任远 沈怡颹 《导航定位与授时》 2018年第1期60-63,共4页

星敏感器作为目前航天器中最重要的姿态测量敏感器,其精度直接影响航天器姿态测量精度,因此对其误差源进行分析和修正则尤为重要。提出了一种星敏感器在轨光行差修正方法,根据光行差产生的原理和特点,将星敏感器沿探测器X和Y方向产生的... 星敏感器作为目前航天器中最重要的姿态测量敏感器,其精度直接影响航天器姿态测量精度,因此对其误差源进行分析和修正则尤为重要。提出了一种星敏感器在轨光行差修正方法,根据光行差产生的原理和特点,将星敏感器沿探测器X和Y方向产生的光行差误差角巧妙地转换为光行差误差四元数,并直接对输出四元数进行修正,从而为修正星敏感器光行差提供了一种方便简洁的方法。 展开更多

关键词 星敏感器 慢变误差 光行差误差角 光行差误差四元数 光行差修正

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基于同步仿真的卫星姿轨控软件验证方法 被引量：3

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作者 沈怡颹 何益康 +2 位作者 高四宏 朱晏庆 孟其琛 《飞控与探测》 2018年第2期23-27,共5页

传统的仿真系统一般采用Matlab/Simulink进行建模,Simulink模型可以在仿真环境下模拟真实环境下的系统架构和动态数据交互,也可以动态模拟真实目标机的运行。在Simulink建模体系对目标机系统的仿真中,其自身的时钟步长和数据流处理逻辑... 传统的仿真系统一般采用Matlab/Simulink进行建模,Simulink模型可以在仿真环境下模拟真实环境下的系统架构和动态数据交互,也可以动态模拟真实目标机的运行。在Simulink建模体系对目标机系统的仿真中,其自身的时钟步长和数据流处理逻辑,可能与真实物理环境要求的系统有一定的出入,不能完全模拟目标机的内部ALU逻辑和真实外围设备工作行为,从而造成一定程度的失真,影响仿真效果。提出了基于同步仿真的卫星姿轨控软件验证方法,包含虚拟目标机能够实现对真实物理目标机运行功能的完全模拟,结合协同仿真组件和Simulink模型对各个子系统单元的动态建模仿真,全面验证软件的功能,增加了卫星控制软件的可靠性和安全性。 展开更多

关键词 全数字分布式仿真系统 SIMULINK模型 同步仿真

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有大型挠性附件的卫星姿态线性鲁棒控制器设计研究 被引量：2

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作者 刘刚 钟超 +3 位作者 何益康 胡恒建 钱方亮 钟金凤 《上海航天》 CSCD 2017年第2期150-160,共11页

针对有大型挠性附件的卫星高精度高稳定度姿态控制问题,提出了一种基于H_2/H_∞混合控制理论的控制器设计方法。为尽量减少控制器变量的影响以提高其性能,选择刚体卫星模型建立了控制模型,卫星三轴姿态解耦,基于H_∞方法分别设计了三轴... 针对有大型挠性附件的卫星高精度高稳定度姿态控制问题,提出了一种基于H_2/H_∞混合控制理论的控制器设计方法。为尽量减少控制器变量的影响以提高其性能,选择刚体卫星模型建立了控制模型,卫星三轴姿态解耦,基于H_∞方法分别设计了三轴控制器。引入三个输出量,考虑三者间关系,设计相应的加权系数,所得H_∞控制器在数学仿真中有较佳的控制效果。考虑实际工程中源于控制周期和执行机构非线性的大幅值高频干扰等因素,用两种方法进行改进:一是设计H_2/H_∞混合控制,抑制噪声的影响,减小输出力矩的振荡;另一是在控制器的速率输入端添加滤波器,防止转速飞轮的高频干扰力矩激发控制器或整个系统的振动。设计的控制器以被动振动抑制方法为基础,考虑现有星上单机的技术条件及速率闭环飞轮的输出特性,通过选择合适的性能输出和反馈信息,在较低的闭环控制系统带宽下实现了大型挠性卫星的高精度高稳定度姿态控制。由数学仿真给出了设计的控制器及其性能,仿真和半物理试验结果均表明设计的H_2/H_∞混合控制器的控制精度、稳定度和挠性振动抑制效果均明显优于传统比例积分微分(PID)控制器。 展开更多

关键词 大型挠性附件 姿态控制 混合控制 加权系数 高频干扰 鲁棒控制 振动抑制 半物理仿真试验

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系统试验用红外地球敏感器电信号源的实现

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作者 余维 谢任远 +1 位作者 何益康 周连文 《航天控制》 CSCD 北大核心 2019年第1期68-75,共8页

介绍一种摆动扫描式红外地球敏感器电信号源的设计方法,满足卫星控制系统试验中不同轨道高度、地球敏感器不同扫描方式对地球信号激励源的需求,以辅助完成不同环境条件下的开环、闭环测试。经与光学地球模拟器对比,该电信号源能够满足... 介绍一种摆动扫描式红外地球敏感器电信号源的设计方法,满足卫星控制系统试验中不同轨道高度、地球敏感器不同扫描方式对地球信号激励源的需求,以辅助完成不同环境条件下的开环、闭环测试。经与光学地球模拟器对比,该电信号源能够满足红外地球敏感器在卫星控制系统地面测试时的使用精度需求。 展开更多

关键词 高轨卫星 红外地球敏感器 电信号源 地球方波实现

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基于单轴气浮台的航天器运动部件干扰力矩地面标定方法研究

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作者 余维 何益康 +1 位作者 周连文 谢任远 《计算机测量与控制》 2018年第6期227-230,235,共5页

遥感卫星为实现宽视场和高分辨率,一般搭载含可往复转动大惯量成像部件的载荷,然而其转动产生的干扰给卫星姿态控制带来的影响,往往超出载荷成像所必须的姿态稳定度和指向精度要求,卫星平台需要采取措施对干扰力矩进行抑制;但由于加工... 遥感卫星为实现宽视场和高分辨率,一般搭载含可往复转动大惯量成像部件的载荷,然而其转动产生的干扰给卫星姿态控制带来的影响,往往超出载荷成像所必须的姿态稳定度和指向精度要求,卫星平台需要采取措施对干扰力矩进行抑制;但由于加工、装配等原因,载荷干扰力矩与设计值一般均存在差异,给补偿方案设计、参数装订及地面验证置信度等带来不确定性;介绍了一种利用单轴气浮台实现航天器运动部件干扰力矩标定的方法,设计试验对该技术在实验室非真空条件下的实现、天地差情况进行说明,并对影响标定结果的误差进行了分析。 展开更多

关键词 大惯量成像部件 干扰力矩 姿态稳定度 单轴气浮台 实验室标定

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基于虚拟化技术的卫星控制系统软件构件库运行监控与可信验证技术

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作者 沈怡颹 张程 +2 位作者 何益康 林荣峰 朱晏庆 《计算机测量与控制》 2019年第8期125-129,共5页

动态系统建模工具可以按照设定的仿真步长对控制器的行为动态模拟,也可以在仿真环境下模拟控制器所在的系统架构和动态数据交互,因此传统的卫星控制系统方案设计时一般采用在同一模型建模体系进行,并进行相应的控制算法设计;但是由于动... 动态系统建模工具可以按照设定的仿真步长对控制器的行为动态模拟,也可以在仿真环境下模拟控制器所在的系统架构和动态数据交互,因此传统的卫星控制系统方案设计时一般采用在同一模型建模体系进行,并进行相应的控制算法设计;但是由于动态系统建模工具其自身的时钟步长和数据流处理逻辑,不能完全模拟目标机的内部ALU逻辑和真实外围设备工作行为,可能与真实物理环境要求的系统有一定的出入,造成对承载卫星控制器功能的目标机CPU处理系统存在一定程度的失真,影响仿真效果;提出了一种基于虚拟化技术的卫星控制系统软件构件库可信验证技术,使用虚拟化技术实现对真实物理目标机功能的完全模拟,运用软件非干涉运行监控技术,获取可信的开发证据和应用证据,利用协同仿真组件和卫星控制系统方案设计的控制算法模型对各个软件构件进行动态同步仿真验证。 展开更多

关键词 虚拟目标机 动态系统建模工具 协同仿真 软件非干涉运行监控技术

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