一种基于PID控制的太阳能帆板对日定向系统及方法与流程

本申请涉及卫星，特别是涉及一种基于pid控制的太阳能帆板对日定向系统及方法。

背景技术：

1、星箭分离是卫星技术领域中的重要控制技术，在星箭分离过程中，需要进行卫星分离、整星上电、展开太阳能帆板以及对日定向等多个操作，从而实现能源自给完成星箭分离的过程。

2、发明专利申请公开文献cn116986019a公开了一种在轨卫星的太阳能帆板对日定向控制方法，包括：检测太阳光的照度，确定太阳能帆板是否受到太阳光照射；如果太阳能帆板未受到太阳光照射，则获取卫星对地姿态；获取地球对日姿态数据，结合地球对日姿态数据和卫星对地姿态确定卫星对日姿态；对卫星对日姿态进行实时监测，当达到触发条件时，对卫星或太阳能帆板的姿态进行调整，以对太阳能帆板进行对日定向控制。本申请在太阳光被地球阻挡导致无法确定光照角度时，能够推测卫星相对于太阳的姿态，进而在太阳光被阻挡时也能够进行对日定向控制，省去了重新受到太阳光照射后再开始调整姿态的时间，提高了太阳能帆板的发电效率。

3、发明专利申请公开文献cn115817856a提出一种基于纯磁控方式的卫星对日自旋稳定姿态控制方法及装置，属于航天器姿态控制技术领域。其中，所述方法包括：计算卫星三轴角速率的估计值，根据卫星三轴角速率的估计值，分别计算卫星对日自旋各控制阶段的目标输出力矩，其中，在对日捕获阶段、起旋阶段和对日自旋稳定阶段，当太阳位于太阳敏感器的测量视场内时，目标输出力矩中考虑由太阳敏感器测量得到的太阳矢量；根据目标输出力矩和地磁矢量测量值，计算三轴磁力矩器的目标输出磁矩并转化为控制指令以实现卫星姿态控制。本发明充分考虑地影区、太阳敏感器与太阳帆板偏置安装、太阳敏感器视场范围以及环境干扰力矩等因素影响，可控制卫星从任意初始状态最终实现对日自旋稳定。

4、相关技术中，在星箭分离之后，需要进行对日定向操作，以便太阳能帆板能够得到最大的光照产生电能。分离后，需要首先将太阳能帆板展开并将太阳能帆板驱动旋转至回零位，然后才能进行整星的对日定向操作。

5、其中，能否将太阳能帆板准确地驱动旋转至回零位，对于卫星的对日定向操作来说是非常重要的。在卫星的对日定向操作中，首先需要将太阳帆板调整到一个特定的“回零位”，在这个位置上太阳能帆板的指向与航天器的轴线相垂直，这样可以确保在进行对日定向时，太阳能帆板的运动不会对航天器的其他部分产生不必要的影响。如果太阳能帆板不能准确地旋转至回零位，那么在进行对日定向时，太阳能帆板的运动可能会对航天器的其他部分产生不必要的影响，从而影响航天器的稳定性和电力供应。因此，确保太阳能帆板能够准确地旋转至回零位，是卫星对日定向操作中的一个重要环节。

6、因此，如何保证太阳能帆板在最短的时间内准确地旋转至回零位，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本公开的实施例提供了一种基于pid控制的太阳能帆板对日定向系统及方法，以保证太阳能帆板在最短的时间内准确地旋转至回零位。

2、根据本公开实施例的一个方面，提供了一种基于pid控制的太阳能帆板对日定向系统，包括卫星本体、太阳能帆板以及旋转驱动装置，其中旋转驱动装置设置于卫星本体并与太阳能帆板连接，用于驱动太阳能帆板旋转至回零位，其中在旋转至回零位的情况下太阳能帆板的法线与卫星本体的轴线方向一致，并且卫星本体配置用于在太阳能帆板旋转至回零位的情况下，实现整星对日操作。并且其中，旋转驱动装置包括：角度传感器、偏差计算模块、pid参数调节模块、pid控制器以及电机。其中，角度传感器用于检测太阳能帆板的角度位置信息，并将所检测的角度位置信息传输至偏差计算模块；偏差计算模块用于将所接收的角度位置信息与回零位进行比对，确定角度位置信息与回零位之间的角度偏差信息；pid参数调节模块用于从偏差计算模块接收角度偏差信息，并且根据角度偏差信息确定第一pid参数，并将第一pid参数传输至pid控制器；pid控制器从偏差计算模块接收角度偏差信息以及从pid参数调节模块接收第一pid参数，并且根据角度偏差信息，利用第一pid参数进行pid操作，从而输出用于控制电机的旋转角度的角度控制信息，并将角度控制信息传输至电机；以及电机从pid控制器接收角度控制信息，并根据角度控制信息驱动太阳能帆板旋转相应的角度。

3、根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种基于pid控制的太阳能帆板对日定向方法，包括：检测与设置于卫星本体的电机连接的太阳能帆板的角度位置信息；将所检测的角度位置信息与回零位进行比对，确定角度位置信息与回零位之间的角度偏差信息，其中在旋转至回零位的情况下太阳能帆板的法线与卫星本体的轴线方向一致；根据角度偏差信息确定第一pid参数；通过pid控制器根据角度偏差信息，利用第一pid参数进行pid操作，从而输出用于控制电机的旋转角度的角度控制信息；根据角度控制信息控制电机驱动太阳能帆板旋转相应的角度；以及在太阳能帆板旋转至回零位的情况下，驱动卫星本体实现整星对日操作。

4、在本公开实施例中，可以实时检测太阳能帆板的角度位置信息，并计算太阳能帆板的角度位置信息与回零位之间的角度偏差信息。并且本实施例进一步根据角度偏差信息通过pid控制器利用pid操作向电机输出角度控制信息，从而能够准确地通过电机驱动太阳能帆板旋转，使得太阳能帆板能够准确地旋转到回零位。并且，本实施例还根据当前的角度偏差信息，对pid参数进行调节，并将调节后的pid参数传输至pid控制器。从而本实施例能够根据角度偏差信息动态地调整pid控制器的pid参数，使得pid控制器能够更加准确地实现pid操作，太阳能帆板能够在更短的时间内更准确地旋转至回零位。从而本实施例能够保证太阳能帆板在最短的时间内准确地旋转至回零位。

技术特征：

1.一种基于pid控制的太阳能帆板对日定向系统，其特征在于，包括卫星本体、太阳能帆板以及旋转驱动装置，其中所述旋转驱动装置设置于所述卫星本体并与所述太阳能帆板连接，用于驱动所述太阳能帆板旋转至回零位，其中在旋转至所述回零位的情况下所述太阳能帆板的法线与所述卫星本体的轴线方向一致，并且所述卫星本体配置用于在所述太阳能帆板旋转至所述回零位的情况下，实现整星对日操作，并且其中

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，根据所述角度偏差信息确定第一pid参数的操作，包括：

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，根据所述比例特征信息、所述积分特征信息以及所述微分特征信息，确定所述第一pid参数的操作，包括：

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，根据所述角度偏差信息，利用所述第一pid参数进行pid操作，从而输出用于控制所述电机的旋转角度的角度控制信息的操作，包括：

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，根据所述角度偏差信息确定第一pid参数的操作，还包括：

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，根据所述比例特征信息、所述积分特征信息以及所述微分特征信息，确定所述第一pid参数的操作，包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，根据所述角度偏差信息，利用所述第一pid参数进行pid操作，从而输出用于控制所述电机的旋转角度的角度控制信息的操作，包括：

8.一种基于pid控制的太阳能帆板对日定向方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述角度偏差信息确定第一pid参数的操作，包括：根据所述角度偏差信息确定与所述太阳能帆板的旋转角度对应的比例特征信息、积分特征信息以及微分特征信息；以及根据所述比例特征信息、所述积分特征信息以及所述微分特征信息，确定所述第一pid参数，并且其中，

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述角度偏差信息确定第一pid参数的操作，包括：根据所述角度偏差信息确定与所述太阳能帆板的旋转角度对应的比例特征信息、积分特征信息以及微分特征信息；以及根据所述比例特征信息、所述积分特征信息以及所述微分特征信息，确定所述第一pid参数，并且其中，

技术总结本申请公开了一种基于PID控制的太阳能帆板对日定向系统及方法。其中，该系统包括卫星本体、太阳能帆板以及旋转驱动装置。其中，旋转驱动装置包括：角度传感器、偏差计算模块、PID参数调节模块、PID控制器以及电机。其中，角度传感器用于检测太阳能帆板的角度位置信息；偏差计算模块用于将所接收的角度位置信息与回零位进行比对，确定角度位置信息与回零位之间的角度偏差信息；PID参数调节模块用于根据角度偏差信息确定第一PID参数；PID控制器用于根据角度偏差信息，利用第一PID参数进行PID操作，从而输出用于控制电机的旋转角度的角度控制信息；以及电机从PID控制器接收角度控制信息，并根据角度控制信息驱动太阳能帆板旋转相应的角度。技术研发人员：王有松,常明,任家栋,牛童,孟少康,夏赫松,刘川受保护的技术使用者：银河航天（北京）通信技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20