Brevet FR3050982A1 (20171110)
REVENDICATIONS1.- Module de pilotage (22) de désaturation des roues d'inertie (Rx, Ry,Rz) d'un dispositif de contrôle d'attitude (20) d'un engin spatial (10), l'engin spatial étant en rotation autour d'un axe de rotation (Y 't) par rapport à un repère inertiel et effectuant des mouvements périodiques autour d'un corps spatial (12) en décrivant une orbite (0) ; le dispositif de contrôle d'attitude (20) comportant un module d'actionnement apte à appliquer des couples à l'engin spatial (10) pour modifier son orientation, le module d'actionnement comprenant : - au moins trois roues d'inertie (Rx, Ry, Rz) ; - un système d'actionneurs (Mx,My,Mz) apte à appliquer des couples à l'engin spatial (10) à partir d'une première et d'une deuxième consignes en moment cinétique nat, /C:at ; l'orbite (0) comportant au moins une portion de désaturation autorisée (Pi, P3) sur laquelle la désaturation des roues d'inertie (Rx,Ry,Rz) est autorisée et au moins une portion de désaturation interdite (P2,P4) sur laquelle la désaturation des roues d'inertie (Rx, Ry, Rz) est interdite ; le module de pilotage (22) étant caractérisé en ce qu'il est apte à: - pour chaque passage précédent de l'orbite (0) : + estimer le couple gyroscopique (CGyrosat) de l'engin spatial (10) sur les deux axes orthogonaux (Xsat,Zsat) ; + estimer les couples perturbateurs (Cpert) s'appliquant sur l'engin spatial (10) sur les deux axes orthogonaux (Xsat,Zsat), les couples perturbateurs (Cpert) correspondant au moment des forces extérieures agissant sur l'engin spatial (10) ; - pour chaque passage courant de l'orbite (0) ; + déterminer une première et une deuxième consignes (HL, HL) en fonction du couple gyroscopique (CGyrosat) et des couples perturbateurs (Cpert) estimés par rapport aux deux axes orthogonaux (Xsat,Zsat) lors du passage précédent de l'orbite (0) ; + appliquer la première et la deuxième consignes (HLt,HLt) au système d'actionneurs (Mx, My, Mz) pour désaturer au moins certaines des roues d'inertie (Rx, Ry, Rz) lorsque l'engin spatial (10) se trouve dans l'au moins une portion de désaturation autorisée (Pl, P3) de l'orbite (0). 2.- Module (22) selon la revendication 1, dans lequel : 3050982 15 - la première consigne (HL) est déterminée en fonction du couple gyroscopique (Ccyrosat) et des couples perturbateurs (Cpert) estimés par rapport au deuxième axe orthogonal (Zsat) ; et - la deuxième consigne (Hat) est déterminée en fonction du couple gyroscopique 5 (Ccyrosat) et des couples perturbateurs (Cpert) estimés par rapport au premier axe orthogonal (Xsat). 3.- Module (22) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacune de la première et de la deuxième consignes (HL, Hat) est déterminée en fonction en outre de la 10 vitesse de rotation instantanée (SI) de l'engin spatial (10) par rapport au repère inertiel. 4.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - l'une des roues d'inertie (Ry) est associée à l'axe de rotation (Ysat) ; 15 - le système d'actionneurs (Mx,My,Mz) est apte à appliquer des couples à l'engin spatial (10) à partir en outre d'une troisième consigne en moment cinétique (Hat) ; pour chaque passage courant de l'orbite (0), le module (22) étant apte en outre à: - estimer le moment cinétique moyen de la roue d'inertie (Ry) associée à l'axe de rotation (Ysat) ; 20 - déterminer une troisième consigne en moment cinétique (Hat) en fonction des moments cinétiques moyens estimés lors de R précédents passages de l'orbite (0) ; et - appliquer la troisième consigne (Hat) au système d'actionneurs (Mx,My,Mz) pour désaturer au moins une roues d'inertie (Rx,Ry,Rz) lorsque l'engin spatial (10) se trouve dans l'au moins une portion de désaturation autorisée (P1,P3) de l'orbite (0). 25 5.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - la première consigne en moment cinétique (HL) est proportionnelle à la différence entre la projection des couples perturbateurs estimée sur le deuxième axe 30 orthogonal (Zsat) et la projection du couple gyroscopique estimée sur le deuxième axe orthogonal (Zsat) ; et - la deuxième consigne en moment cinétique (HL) est proportionnelle à la différence entre la projection des couples perturbateurs estimée sur le premier axe 3050982 16 orthogonal (Xsat) et la projection du couple gyroscopique estimée sur le premier axe de orthogonal (Xsat). 6.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel : - l'au moins une portion de désaturation interdite (P2,P4) est adjacente à l'au moins une portion de désaturation autorisée (P1,P3) ; et - les projections des couples perturbateurs et du couple gyroscopique sont aptes à être estimées au moment du passage de l'engin spatial (10) de l'au moins une portion de 10 désaturation autorisée (/)1,P3) à l'au moins une portion de désaturation interdite (P2, P4). 7.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'orbite (0) est formée de deux portions de désaturation autorisée (/)1,P3) et de deux portions de désaturation interdite (P2, P4). 15 8.- Module (22) selon la revendication 7, dans lequel : - le corps spatial (12) est une planète comportant deux pôles ; et - les portions de désaturation autorisée (/)1,P3) correspondent aux pôles de la planète (12). 20 9.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'estimation des couples perturbateurs est apte à être déterminée en fonction de : - une estimation du couple (CRws) des roues d'inertie (Rx,Ry,Rz) ; - une estimation du couple gyroscopique (CGyroRWS) des roues d'inertie 25 (Rx,Ry,Rz) ; - une estimation du couple gyroscopique (CGyrosat) de l'engin spatial (10) ; et - une estimation du couple (Cm) généré par les actionneurs de désaturation (Mx, MY, M Z)- 30 10.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, configuré en outre pour filtrer des estimations des couples perturbateurs par un filtre passe-bas. 11.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 35 lequel 3050982 17 - l'axe de rotation d'au moins une roue d'inertie (Rx,Ry,Rz) coïncide avec le premier axe orthogonal (Xsat) ou est parallèle à celui-ci ; et - l'axe de rotation d'au moins une roue d'inertie (Rx,Ry,Rz) coïncide avec le deuxième axe orthogonal (Zsat) ou est parallèle à celui-ci. 5 12.- Module (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système d'actionneurs (Mx,My,Mz) comprend trois actionneurs (Mx,My,Mz) comprenant chacun un magnéto-coupleur. 10 13.- Dispositif de contrôle d'attitude (20) d'un engin spatial (10) comprenant un module de pilotage (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 14.- Procédé (100) de désaturation des roues d'inertie (Rx,Ry, Rz) d'un dispositif de contrôle d'attitude (20) d'un engin spatial (10), l'engin spatial étant en rotation autour 15 d'un axe de rotation (Y 't) par rapport à un repère inertiel et effectuant des mouvements périodiques autour d'un corps spatial (12) en décrivant une orbite (0) ; le dispositif de contrôle d'attitude (20) comportant un module d'actionnement apte à appliquer des couples à l'engin spatial (10) pour modifier son orientation, le module d'actionnement comprenant : 20 - au moins trois roues d'inertie (Rx,Ry,Rz) ; - un système d'actionneurs (Mx,My,Mz) apte à appliquer des couples à l'engin spatial (10) à partir d'une première et d'une deuxième consignes en moment cinétique nat, /C:at ; l'orbite (0) comportant au moins une portion de désaturation autorisée (Pi, P3) sur 25 laquelle la désaturation des roues d'inertie (Rx,Ry,Rz) est autorisée et au moins une portion de désaturation interdite (P2,P4) sur laquelle la désaturation des roues d'inertie (Rx,Ry,Rz) est interdite ; le procédé (100) étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - pour chaque passage précédent de l'orbite (0) : 30 + estimer (110) le couple gyroscopique (CGyrosat) de l'engin spatial (10) sur les deux axes orthogonaux (Xsat,Zsat) ; + estimer (120) les couples perturbateurs (Cpert) s'appliquant sur l'engin spatial (10) sur les deux axes orthogonaux (Xsat,Zsat), les couples perturbateurs (C pert) correspondant au moment des forces extérieures agissant sur l'engin 35 spatial (10) ; 5 3050982 18 - pour chaque passage courant de l'orbite (0) ; + déterminer (130,\n<CLM>\1\tune première et une deuxième consignes (Hat, Fizat, en fonction du couple gyroscopique (CGyrosat) et des couples perturbateurs (Cpert) estimés par rapport aux deux axes orthogonaux (Xsat,Zsat) lors du passage précédent de l'orbite (0) ; + appliquer (150) la première et la deuxième consignes (HZat,FIL) au système d'actionneurs (Mx,My,Mz) pour désaturer au moins certaines des roues d'inertie (Rx,Ry,Rz) lorsque l'engin spatial (10) se trouve dans l'au moins une portion de désaturation autorisée (Pi, P3) de l'orbite (0). 10