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公开(公告)号：CN111781939B
公开(公告)日：2023-06-30
申请号：CN202010393990.5
申请日：2020-05-11
Applicant: 北京控制工程研究所
Abstract: 一种基于航天器三超相互制约与耦合的姿态控制方法及系统，包括：建立引入二级控制后的控制模型；对空间结构的载荷和星体分别建立有限元模型；分别建立载荷和星体的动力学方程，计算载荷和星体的模态集，并将载荷和星体的动力学方程变换至各自的模态空间；由载荷、星体的模态空间动力学方程和主动指向超静平台动力学方程，建立三超平台动力学方程；根据实际控制作用和被控量得到变换矩阵，对三超平台动力学方程进行输入输出变换，得到以物理坐标为输入、输出的状态空间方程；根据状态空间方程得到控制律，进而实现航天器的在轨姿态控制。本发明克服了现有三超平台控制分析、设计中三超平台建模研制流程不清晰、迭代设计计算量大的问题。
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公开(公告)号：CN111605733B
公开(公告)日：2022-03-04
申请号：CN202010350519.8
申请日：2020-04-28
Applicant: 北京控制工程研究所
IPC: B64G1/24
Abstract: 一种航天器自治协同粗精分层主被一体三超控制参数确定方法，适用于天文观测、高分辨率对地观测等具有载荷超高精度确定需求的领域。针对具有超高精度、超高稳定度、超敏捷控制的航天器三超控制提供了控制参数设计方法，基于指标分解的方法分别对航天器三超控制系统各控制器参数进行设计，提升了设计效率与控制性能。主要设计思路为：1)首先根据三超控制系统架构，建立星体、载荷、快速反射镜三级控制的控制模型；2)根据三超控制系统模型，推导三级控制的各级控制回路传递函数；3)根据选定的敏感器与执行机构的噪声特性，通过频域分析的方法设计各级控制器参数，使得各级控制回路的功率谱密度满足设计指标，实现航天器的三超控制性能。
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公开(公告)号：CN111619829A
公开(公告)日：2020-09-04
申请号：CN202010393092.X
申请日：2020-05-11
Applicant: 北京控制工程研究所
IPC: B64G1/24
Abstract: 一种基于主动指向超静平台的多级协同控制方法，适用于天文观测、高分辨率对地观测等具有载荷超高精度确定需求的领域。在星体姿控系统+快反镜的两级控制系统的基础上，在航天器星体与载荷之间安装具有指向功能的超静平台，组成由一级星体姿控、二级载荷姿控和三级快摆镜组成的三级控制系统。实现对期望姿态的高精度控制。本发明针对新型航天器平台三级复合系统，提出了基于主动指向超静平台的多级协同控制方法，设计星体一级、载荷二级和快反镜三级系统控制律；在满足系统响应需求的前提下，实现多级多带宽复合控制，解决了星体-载荷-快速反射镜三者之间的协同控制问题。
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公开(公告)号：CN111605733A
公开(公告)日：2020-09-01
申请号：CN202010350519.8
申请日：2020-04-28
Applicant: 北京控制工程研究所
IPC: B64G1/24
Abstract: 一种航天器自治协同粗精分层主被一体三超控制参数确定方法，适用于天文观测、高分辨率对地观测等具有载荷超高精度确定需求的领域。针对具有超高精度、超高稳定度、超敏捷控制的航天器三超控制提供了控制参数设计方法，基于指标分解的方法分别对航天器三超控制系统各控制器参数进行设计，提升了设计效率与控制性能。主要设计思路为：1)首先根据三超控制系统架构，建立星体、载荷、快速反射镜三级控制的控制模型；2)根据三超控制系统模型，推导三级控制的各级控制回路传递函数；3)根据选定的敏感器与执行机构的噪声特性，通过频域分析的方法设计各级控制器参数，使得各级控制回路的功率谱密度满足设计指标，实现航天器的三超控制性能。
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公开(公告)号：CN111674570B
公开(公告)日：2021-10-01
申请号：CN202010351842.7
申请日：2020-04-28
Applicant: 北京控制工程研究所
Abstract: 本发明一种航天器三超控制可变包络操纵律设计方法，适用于兼具有敏捷机动要求与高精度指向控制需求的航天器姿态控制领域。现有的控制力矩陀螺群安装倾角固定不变，难以充分利用控制力矩陀螺群角动量包络。针对此，设计一种航天器三超控制可变包络操纵律设计方法。在原有控制力矩陀螺群安装构型固定的基础上，引入安装倾角这一控制变量，提升了航天器敏捷机动能力；在原有的低速框架一个自由度避奇异的基础上增加安装倾角，构成两个自由度避奇异，实现低速框架快速脱离奇异。分析结果表明，安装倾角可变时，航天器敏捷机动的最大角速度由2.83(°/s)提升到3.2(°/s)，进一步提高航天器敏捷机动性能。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111781939A
公开(公告)日：2020-10-16
申请号：CN202010393990.5
申请日：2020-05-11
Applicant: 北京控制工程研究所
Abstract: 一种基于航天器三超相互制约与耦合的姿态控制方法及系统，包括：建立引入二级控制后的控制模型；对空间结构的载荷和星体分别建立有限元模型；分别建立载荷和星体的动力学方程，计算载荷和星体的模态集，并将载荷和星体的动力学方程变换至各自的模态空间；由载荷、星体的模态空间动力学方程和主动指向超静平台动力学方程，建立三超平台动力学方程；根据实际控制作用和被控量得到变换矩阵，对三超平台动力学方程进行输入输出变换，得到以物理坐标为输入、输出的状态空间方程；根据状态空间方程得到控制律，进而实现航天器的在轨姿态控制。本发明克服了现有三超平台控制分析、设计中三超平台建模研制流程不清晰、迭代设计计算量大的问题。
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公开(公告)号：CN111674570A
公开(公告)日：2020-09-18
申请号：CN202010351842.7
申请日：2020-04-28
Applicant: 北京控制工程研究所
Abstract: 本发明一种航天器三超控制可变包络操纵律设计方法，适用于兼具有敏捷机动要求与高精度指向控制需求的航天器姿态控制领域。现有的控制力矩陀螺群安装倾角固定不变，难以充分利用控制力矩陀螺群角动量包络。针对此，设计一种航天器三超控制可变包络操纵律设计方法。在原有控制力矩陀螺群安装构型固定的基础上，引入安装倾角这一控制变量，提升了航天器敏捷机动能力；在原有的低速框架一个自由度避奇异的基础上增加安装倾角，构成两个自由度避奇异，实现低速框架快速脱离奇异。分析结果表明，安装倾角可变时，航天器敏捷机动的最大角速度由2.83(°/s)提升到3.2(°/s)，进一步提高航天器敏捷机动性能。
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公开(公告)号：CN111624877A
公开(公告)日：2020-09-04
申请号：CN202010350608.2
申请日：2020-04-28
Applicant: 北京控制工程研究所
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种航天器三超控制自适应变刚度变阻尼全频段扰动抑制方法，为实现光学载荷高质量成像，要求航天器控制系统实现对光学载荷的超高精度指向、超高稳定度控制、超敏捷控制的三超控制。在航天器本体与载荷之间安装具有变刚度变阻尼主动控制能力的主动指向超静平台，本发明通过建立超静平台-载荷动力学模型，并将其转换到超静平台的作动器空间；设计航天器三超控制自适应变刚度变阻尼全频段扰动抑制方法；设计了六自由度全频段激振方法和试验装置，通过全物理试验检验了自适应变刚度变阻尼全频段扰动抑制方法，实现对载荷的三超性能控制，实现光学载荷外部全频段扰动1-2个数量级的衰减，提高了光学载荷的控制精度、稳定度和扰动下的快速稳定性能。
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公开(公告)号：CN111605734A
公开(公告)日：2020-09-01
申请号：CN202010350522.X
申请日：2020-04-28
Applicant: 北京控制工程研究所
IPC: B64G1/24
Abstract: 本发明一种航天器三超控制星时准确同步的滤波校时系统及方法，适用于航天器星体平台和载荷对高精度卫星时间同步需求领域。航天器星体控制器接收GPS秒脉冲校时，载荷控制器根据星体控制器发送的星时数据，采用软件方式进行校时。由于载荷控制器收到星体控制器的星时数据包的时间存在一定的不确定性以及载荷控制器的控制周期存在一定的不确定，造成载荷星时波动。针对此，设计一种航天器“三超”控制星时准确同步的滤波校时方法。通过星体控制器直接给载荷控制器星时赋值和载荷实时滤波校时相结合的方式，实现了航天器星体平台和载荷之间的星时准确同步。
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公开(公告)号：CN111536983A
公开(公告)日：2020-08-14
申请号：CN202010393984.X
申请日：2020-05-11
Applicant: 北京控制工程研究所
Abstract: 本发明涉及一种航天器三超控制宽频多源多级的协同定姿方法及系统，解决航天器指向控制过程中测量敏感器难以给出大范围机动情况下的相对姿态测量问题，适用于空间视线指向控制领域。在相对轨道运动方程基础上，利用滤波估计获得追踪航天器和目标航天器的相对位置矢量、速度矢量。采用双矢量定姿方法建立目标指向姿态，并进一步通过滤波估计获得追踪航天器指向目标航天器的视线角速度信息，为航天器姿态指向控制系统提供准确的相对姿态和视线角速度信息。
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