【簡介:】根據(jù)對衛(wèi)星的不同工作要求,衛(wèi)星姿態(tài)的控制方法也是不同的。按是否采用專門的控制力矩裝置和姿態(tài)測量裝置,可把衛(wèi)星的姿態(tài)控制分為被動姿態(tài)控制和主動姿態(tài)控制兩類。 一、被
根據(jù)對衛(wèi)星的不同工作要求,衛(wèi)星姿態(tài)的控制方法也是不同的。按是否采用專門的控制力矩裝置和姿態(tài)測量裝置,可把衛(wèi)星的姿態(tài)控制分為被動姿態(tài)控制和主動姿態(tài)控制兩類。
一、被動姿態(tài)控制
被動姿態(tài)控制是利用衛(wèi)星本身的動力特性和環(huán)境力矩來實現(xiàn)姿態(tài)穩(wěn)定的方法。被動姿態(tài)控制方式有自旋穩(wěn)定、重力梯度穩(wěn)定等。
1、自旋穩(wěn)定方式
有的衛(wèi)星要求其一個軸始終指向空間固定方向,通過衛(wèi)星本體圍繞這個軸轉(zhuǎn)動來保持穩(wěn)定,這種姿態(tài)穩(wěn)定方式就叫自旋穩(wěn)定。它的原理是利用衛(wèi)星繞自旋軸旋轉(zhuǎn)所獲得的陀螺定軸性,使衛(wèi)星的自旋軸方向在慣性空間定向。這種控制方式簡單,早期的衛(wèi)星大多采用這種控制方式。使衛(wèi)星產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)可以用在衛(wèi)星的表面沿切線方向?qū)ΨQ地裝上小火箭發(fā)動機,需要時就點燃小發(fā)動機,產(chǎn)生力矩,使衛(wèi)星起旋或由末級運載火箭起旋。我國的東方紅一號衛(wèi)星、東方紅二號通信衛(wèi)星和風云二號氣象衛(wèi)星都是采用自旋穩(wěn)定的方式。
2、重力梯度穩(wěn)定
重力梯度穩(wěn)定是利用衛(wèi)星繞地球飛行時,衛(wèi)星上離地球距離不同的部位受到的引力不等而產(chǎn)生的力矩(重力梯度力矩)來穩(wěn)定的。例如,在衛(wèi)星上裝一個伸桿,衛(wèi)星進入軌道后,讓它向上伸出,伸出去后其頂端就比衛(wèi)星的其它部分離地球遠,因而所受的引力較小,而它的另一端離地球近,所受的引力較大,這樣所形成的引力之差對衛(wèi)星的質(zhì)心形成一個恢復力矩。如果衛(wèi)星的姿態(tài)(伸桿)偏離了當?shù)劂U垂線,這個力矩就可使它恢復到原來姿態(tài)。該種控制方式簡單、實用,但控制精度較低。
二、主動姿態(tài)控制(三軸姿態(tài)控制)
主動姿態(tài)控制,就是根據(jù)姿態(tài)誤差(測量值與標稱值之差)形成控制指令,產(chǎn)生控制力矩來實現(xiàn)姿態(tài)控制的方式。
許多衛(wèi)星在飛行時要對其相互垂直的的三個軸都進行控制,不允許任何一個軸產(chǎn)生超出規(guī)定值的轉(zhuǎn)動和擺動,這種穩(wěn)定方式稱為衛(wèi)星的三軸姿態(tài)穩(wěn)定。目前,衛(wèi)星基本上都采用三軸姿態(tài)穩(wěn)定方式來控制,因為它適用于在各種軌道上運行的、具有各種指向要求的衛(wèi)星,也可用于衛(wèi)星的返回、交會、對接及變軌等過程。
實現(xiàn)衛(wèi)星三軸姿態(tài)控制的系統(tǒng)一般由姿態(tài)敏感器、姿態(tài)控制器和姿態(tài)執(zhí)行機構(gòu)三部分組成。姿態(tài)敏感器的作用是敏感和測量衛(wèi)星的姿態(tài)變化;姿態(tài)控制器的作用是把姿態(tài)敏感器送來的衛(wèi)星姿態(tài)角變化值的信號,經(jīng)過一系列的比較、處理,產(chǎn)生控制信號輸送到姿態(tài)執(zhí)行機構(gòu);姿態(tài)執(zhí)行機構(gòu)的作用是根據(jù)姿態(tài)控制器送來的控制信號產(chǎn)生力矩,使衛(wèi)星姿態(tài)恢復到正確的位置。