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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：采用数字孪生卫星动量轮的航天器控制系统，属于航天器控制技术领域，本发明为解决现有动量轮模型精度低，导致航天姿态控制系统控制效果差的问题。本发明包括控制器、姿态敏感器和执行器；姿态敏感器采集航天器本体的真实姿态角，控制器根据真实姿态角与期望姿态角的偏差输出控制信号给执行器，由执行器输出控制力矩施加于航天器本体上，使航天器按照姿态动力学和运动学的规律进行运转；执行器采用动量轮实现，动量轮采用数字孪生卫星动量轮模型，数字孪生卫星动量轮模型包括动量轮机理模型和偏差补偿模型，在动力学仿真环境下动量轮机理模型输出动量轮转速，动量轮转速经偏差补偿模型输出偏差转速，动量轮转速和偏差转速叠加作为动量轮输出信号。

主权项：1.采用数字孪生卫星动量轮的航天器控制系统，其特征在于，包括控制器、姿态敏感器和执行器；姿态敏感器采集航天器本体的真实姿态角，控制器根据所述真实姿态角与期望姿态角的偏差输出控制信号给执行器，由执行器输出控制力矩施加于航天器本体上，使航天器按照姿态动力学和运动学的规律进行运转；所述执行器采用动量轮实现，所述动量轮采用数字孪生卫星动量轮模型，所述数字孪生卫星动量轮模型包括动量轮机理模型和偏差补偿模型，在动力学仿真环境下动量轮机理模型输出动量轮转速，该动量轮转速经偏差补偿模型输出偏差转速，所述动量轮转速和偏差转速叠加作为动量轮的输出信号；所述数字孪生卫星动量轮模型建立过程为：S1、在动力学环境中建立用于仿真的动量轮机理模型；S2、建立偏差补偿模型：S21、在动量轮机理模型中注入真实模型参数，所述真实模型参数包括电机扭矩、电机扰动、速度限制、库仑摩擦力和转动惯量J1，并记录任一采样时间点的输入控制电压U1、电机电流I1及输出转速Ω1作为一组真实模型数据，按时间步长t1进行采样获取N组真实模型数据；所述控制电压U1为正弦波形；S22、在动量轮机理模型中注入估计模型参数，所述估计模型参数中：修订控制电压U2＝12.5％U1，修订转动惯量J2，其它估计模型参数与真实模型参数一致，并记录任一采样时间点的输入控制电压U2、电机电流I2及输出转速Ω2作为一组估计模型数据，按时间步长t1进行采样获取N组估计模型数据，本步骤在控制电压波形上设置的采样起始点与步骤S21采样起始点相同；S23、将步骤S21获取的N组真实模型数据与步骤S22获取的N组估计模型数据按采样时间点为依据对应作差，获取N组误差数据集其中Rω表示转速误差，RI表示电流误差，RU表示电压误差；S24、将步骤23获取的N组误差数据集X输入至GCN卷积神经网络进行训练，该神经网络的输入为电压误差RU，输出为转速误差Rω；S3、在动力学仿真环境下动量轮机理模型输出动量轮转速，该动量轮转速经步骤S2训练好的偏差补偿模型输出偏差转速，所述动量轮转速和偏差转速叠加作为动量轮的输出信号。

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