头尾交替对日连续偏航姿态控制策略

doi:10.7527/S1000-6893.2024.30673

电子电气工程与控制

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头尾交替对日连续偏航姿态控制策略

王曦¹(), 陈长青², 徐小平¹, 黄震¹

^1.北京空间飞行器总体设计部，北京 100094
^2.北京控制工程研究所，北京 100094

收稿日期:2024-05-13 修回日期:2024-07-29 接受日期:2024-09-23 出版日期:2025-01-15 发布日期:2024-10-08
通讯作者: 王曦 E-mail:explorer_wx@163.com
基金资助:
国家级项目

Attitude control schemes of yaw steering with front and back pointing to the sun alternately

Xi WANG¹(), Changqing CHEN², Xiaoping XU¹, Zhen HUANG¹

^1.Beijing Institute of Spacecraft System Engineering，Beijing 100094，China
^2.Beijing Institute of Control Engineering，Beijing 100094，China

Received:2024-05-13 Revised:2024-07-29 Accepted:2024-09-23 Online:2025-01-15 Published:2024-10-08
Contact: Xi WANG E-mail:explorer_wx@163.com
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摘要/Abstract

摘要：

航天器在传统连续偏航模式下，绕偏航轴在一定角度范围内来回摆动，使航天器头部或尾部始终受到阳光直射，导致舱外设备的热设计需要花费额外的重量功耗代价。提出了头尾交替对日连续偏航的姿态控制策略，为航天器提供了受晒均匀的热环境，不仅简化了舱外设备的热设计，还有利于提高对温度范围波动敏感的设备在轨工作的可靠性。从发电量与推进剂消耗量两方面，比较了3种头尾交替对日连续偏航的姿态控制策略，将综合指标最优的余角偏航控制策略成功应用在了天舟一号货运飞船上。

关键词: 连续偏航, 姿态控制, 头尾交替对日, 货运飞船, 天舟一号

Abstract:

In the traditional yaw-steering mode， spacecraft swings back and forth around the yaw axis within a certain angle range， causing the spacecraft’s front or back to be always exposed to direct sunlight， resulting in additional weight and power consumption costs for the thermal design of extravehicular equipment. A yaw-steering attitude control strategy with front and back pointing to the sun alternately is proposed， providing spacecraft with a uniformly exposed thermal environment. This not only simplifies the thermal design of extravehicular equipment， but also improves the reliability of the in-orbit equipment sensitive to temperature range fluctuations. Three attitude control strategies for yaw-steering with front and back pointing to the sun alternately are compared in terms of power generation and propellant consumption. The complementary-angle control strategy with the optimal comprehensive index is successfully applied to the Tianzhou-1 cargo spacecraft.

Key words: yaw steering, attitude control, pointing to the sun alternately, cargo spaceship, Tianzhou-1

中图分类号:

V448.2

王曦, 陈长青, 徐小平, 黄震. 头尾交替对日连续偏航姿态控制策略[J]. 航空学报, 2025, 46(1): 330673.

Xi WANG, Changqing CHEN, Xiaoping XU, Zhen HUANG. Attitude control schemes of yaw steering with front and back pointing to the sun alternately[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(1): 330673.

图/表 11

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参考文献 33

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