專利名稱：微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星分離領(lǐng)域，具體而言，涉及一種微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
星箭分離后衛(wèi)星的角速度是微納衛(wèi)星在軌工作初始狀態(tài)的重要參數(shù)。一方面由于通訊天線的方向特性限制，總是存在零增益方向，微納衛(wèi)星通常只具備較弱的姿控能力，如果分離后初始角速度較大，容易導(dǎo)致首軌通訊時斷時續(xù)，甚至不能完成一幀通訊數(shù)據(jù)傳遞，導(dǎo)致無法建立通訊鏈路；另一方面，如果初始角速度較大(即發(fā)生翻滾)，對于微納衛(wèi)星常用的磁力矩姿態(tài)控制難度增大，甚至無法穩(wěn)定工作?？偠灾⒓{衛(wèi)星的分離角速度越低越好。但導(dǎo)軌式分離裝置的分離角速度與可靠性相矛盾，減小導(dǎo)軌間隙雖然可以降低分離角速度，但會引起摩擦力增大，容易導(dǎo)致分離失敗。非導(dǎo)軌式分離裝置的分離角速度則要依靠聞精度彈黃和精確的質(zhì)心等手段保障。在解鎖后，微納衛(wèi)星分離通常依靠存貯在彈性元件中的勢能轉(zhuǎn)換為其動能實現(xiàn)星箭分離。影響分離角速度的主要因素有勢能器件布局及精度、星體質(zhì)心、摩擦等。通常采用嚴格控制各項誤差指標的手段來降低微納衛(wèi)星的分離角速度。貯能元件常用金屬螺旋彈簧，由于材料和工藝限制，普通彈簧的力學(xué)精度難以提高。大衛(wèi)星彈簧采用矩形截面螺旋環(huán)切、電火花端面平整、穩(wěn)定化熱處理、篩選等多種特殊工藝手段提高彈簧力學(xué)精度，但同時也大量地延長了生產(chǎn)周期和增加了生產(chǎn)成本。星體質(zhì)心通常在設(shè)計階段進行嚴格控制，但電纜、加固膠等工藝性分布質(zhì)量不容易控制，對微納衛(wèi)星的質(zhì)心影響相對較大，通過質(zhì)量臺進行精確的質(zhì)心測量和配裝質(zhì)量塊可以對星體實現(xiàn)質(zhì)心配平，但微納衛(wèi)星的質(zhì)心配平受到安裝空間和有效載荷等條件的限制。用于星箭分離檢測的行程開關(guān)、星箭電連接器等微小彈性器件的勢能也會對星箭分離角速度產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種能夠有效地減小微納衛(wèi)星分離角速度的微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，從而解決微納衛(wèi)星分離角速度過大而導(dǎo)致微納衛(wèi)星工作不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明提供了一種微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，包括以下步驟步驟SI 測量微納衛(wèi)星的質(zhì)心，以質(zhì)心為原點建立微納衛(wèi)星分離運動坐標系oxyz，其中Z軸為分離運動方向，O為質(zhì)心；步驟S2 :按分離運動坐標系中xy平面的投影位置分別計算每個勢能器件相對于坐標軸的勢能矩并疊加求得勢能矩之和，選擇勢能矩之和最小的組合作為發(fā)射安裝方案。進一步地，勢能器件包括包括固定設(shè)置的固定勢能器件和多個勢能大小可供選擇的可選勢能器件，步驟S2具體包括以下步驟步驟S21 :測量固定勢能器件的分離彈性勢能；步驟S22 :測量可選勢能器件的分離彈性勢能；步驟S23 :對固定勢能器件和可選勢能器件組合形成多種備選發(fā)射安裝方案；步驟S24 :測量每種備選發(fā)射安裝方案中每個固定勢能器件和每個可選勢能器件在分離運動坐標系中xy平面上的坐標(Xi，yi)，從而得到Ei (Xi, Yi)，其中i = I. . . η, η為每種備選發(fā)射安裝方案中所有勢能器件的個數(shù)；步驟S25 分別計算每個固定勢能器件和每個可選勢能器件相對X軸的勢能矩Ei7i和相對Y軸的勢能矩EiXi ;步驟S26 :計算每種備選發(fā)射安裝方案中所有勢能器件相對X軸的勢能矩之和Jex和相對Y軸的勢能矩之和JEy，選擇勢能矩之和最小的備選發(fā)射安裝方案作為發(fā)射安裝方案。進一步地，步驟S26具體包括以下步驟步驟S261 :分析星體姿態(tài)控制和通訊相對分離運動坐標系中X軸和Y軸的敏感度，確定勢能器件相對X軸加權(quán)系數(shù)a和相對Y軸的加權(quán)系數(shù)b ;步驟S262 :計算每種備選發(fā)射安裝方案的勢能矩加權(quán)和，其中，
權(quán)利要求
1.一種微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟SI :測量微納衛(wèi)星(10)的質(zhì)心，以質(zhì)心為原點建立所述微納衛(wèi)星(10)分離運動坐標系oxyz，其中z軸為分離運動方向，ο為質(zhì)心； 步驟S2 :按所述分離運動坐標系中xy平面的投影位置分別計算每個勢能器件(30)相對于坐標軸的勢能矩并疊加求得勢能矩之和，選擇勢能矩之和最小的組合作為發(fā)射安裝方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，其特征在于，所述勢能器件(30)包括固定設(shè)置的固定勢能器件和多個勢能大小可供選擇的可選勢能器件，所述步驟S2具體包括以下步驟 步驟S21 :測量所述固定勢能器件的分離彈性勢能； 步驟S22 :測量所述可選勢能器件的分離彈性勢能； 步驟S23 :對所述固定勢能器件和所述可選勢能器件組合形成多種備選發(fā)射安裝方案； 步驟S24 :測量每種所述備選發(fā)射安裝方案中每個所述固定勢能器件和每個所述可選勢能器件在所述分離運動坐標系中xy平面上的坐標(Xi, Yi)，從而得到EiUi, Yi),其中i =I... η, η為每種備選發(fā)射安裝方案中所有勢能器件的個數(shù)； 步驟S25 :分別計算每個固定勢能器件和每個可選勢能器件相對X軸的勢能矩Eiyi和相對Y軸的勢能矩EiXi ； 步驟S26 :計算每種備選發(fā)射安裝方案中所有勢能器件相對X軸的勢能矩之和Jex和相對Y軸的勢能矩之和JEy，選擇勢能矩之和最小的備選發(fā)射安裝方案作為發(fā)射安裝方案。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S26具體包括以下步驟 步驟S261 :分析星體姿態(tài)控制和通訊相對分離運動坐標系中X軸和Y軸的敏感度，確定勢能器件相對X軸加權(quán)系數(shù)a和相對Y軸的加權(quán)系數(shù)b ； 步驟S262 :計算每種備選發(fā)射安裝方案的勢能矩加權(quán)和，其中，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，其特征在于， 所述固定勢能器件包括行程開關(guān)和星箭電連接器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，其特征在于， 所述可選勢能器件包括多個備選分離彈簧。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微納衛(wèi)星分離角速度誤差優(yōu)化方法，包括以下步驟步驟S1測量微納衛(wèi)星的質(zhì)心，以質(zhì)心為原點建立微納衛(wèi)星分離運動坐標系oxyz，其中z軸為分離運動方向，o為質(zhì)心；步驟S2按分離運動坐標系中xy平面的投影位置分別計算每個勢能器件相對于坐標軸的勢能矩并疊加求得勢能矩之和，選擇勢能矩之和最小的組合作為發(fā)射安裝方案。本發(fā)明通過測量每個勢能器件在衛(wèi)星分離過程中對微納衛(wèi)星產(chǎn)生的分離彈性勢能，并計算相對分離運動坐標系中的坐標軸的勢能矩，對勢能矩疊加求和，從而選擇勢能矩之和最小的方案作為安裝發(fā)射方案，使導(dǎo)致微納衛(wèi)星產(chǎn)生角速度的勢力矩最小，從而有效地減小微納衛(wèi)星分離角速度。
文檔編號B64G1/64GK102941928SQ20121049092
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者庹洲慧, 趙勇, 胡星志, 姚雯, 張為華 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)