基于固體微推力器陣列的衛(wèi)星控制一體化算法①

劉旭輝，方蜀州，馬紅鵬，高慶豐

(北京理工大學(xué) 宇航學(xué)院，北京 100081)

0 引言

“小衛(wèi)星”是20世紀(jì)90年代以后在航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的新概念。特別是近年來(lái)通過(guò)應(yīng)用MEMS技術(shù)，使小衛(wèi)星的體積和質(zhì)量進(jìn)一步縮小，向公斤級(jí)的皮衛(wèi)星和納衛(wèi)星方向發(fā)展。然而，現(xiàn)在國(guó)際上研制的微型衛(wèi)星幾乎都不配備推進(jìn)系統(tǒng)，或只有極其有限的機(jī)動(dòng)能力。而微型固體推進(jìn)器陣列，由于具有體積小、成本低、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛重視［1－4］，各國(guó)展開(kāi)了將其用于皮納衛(wèi)星姿軌控方面的研究，但大部分研究集中于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、微推力測(cè)試等。

現(xiàn)階段對(duì)于基于微型推力器陣列的推力器分配算法研究國(guó)內(nèi)外處于空白，而基于液體推力器的分配算法國(guó)外有較多研究［5－6］，但姿軌控推力器數(shù)量遠(yuǎn)小于微型推力器陣列。因此，其分配算法不適于基于微型推力器陣列的控制，需設(shè)計(jì)一種適用于該陣列的推力器分配算法，才能使推力器陣列應(yīng)用于姿軌控，具有實(shí)用價(jià)值。因此，本文重點(diǎn)研究如何設(shè)計(jì)一種基于固體微型推力器陣列的一體化算法，并進(jìn)行相關(guān)的仿真分析，驗(yàn)證算法的可行性及可靠性。

1 基于微型推力器陣列布局設(shè)計(jì)

微型推力器陣列不同于現(xiàn)有星上推力器，要根據(jù)其特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理的布局，使推力器陣列既能用于姿態(tài)控制，又要用于軌道控制，才能為算法設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

1.1 基于推力器陣列的控制特點(diǎn)

固體微推力器陣列中每個(gè)推力器只能使用一次，單個(gè)推力器沖量一定。……