本文關(guān)鍵詞：考慮飛輪動態(tài)特性的衛(wèi)星平臺控制策略與成像性能分析　出處：《北京理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：航天光學(xué)遙感衛(wèi)星在拍照過程中,衛(wèi)星平臺振動會使曝光時間內(nèi)拍攝物影像與感光介質(zhì)之間存在相對運(yùn)動,產(chǎn)生像移,從而導(dǎo)致成像模糊。因此如何實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺的高精度高穩(wěn)定控制以及建立合理有效的成像性能分析評價指標(biāo)具有實(shí)際的工程指導(dǎo)意義。本文在此背景下,首先對帶有撓性附件的衛(wèi)星平臺建立了基于Kane方法的動力學(xué)模型,并且考慮了角動量裝置反作用飛輪在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的摩擦效應(yīng)和靜動不平衡產(chǎn)生的振動現(xiàn)象。建立的飛輪摩擦模型,分別對比了Stribeck靜態(tài)模型、Dahl動態(tài)模型和LuGre動態(tài)模型的動態(tài)特性,本文采用LuGre模型能更加全面描述實(shí)際的摩擦行為。靜動不平衡采用等效質(zhì)量塊的方法,描述了不平衡力矩振動頻率與飛輪轉(zhuǎn)速相關(guān)。其次對帶有飛輪的衛(wèi)星平臺設(shè)計(jì)了不依賴系統(tǒng)精確建模參數(shù)的強(qiáng)魯棒性的自抗擾控制器,通過跟蹤微分器(TD)、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(ESO)及非線性狀態(tài)誤差反饋控制律(NLSEF)分別實(shí)現(xiàn)對信號的快速無超調(diào)跟蹤、干擾的動態(tài)補(bǔ)償及控制力矩的輸出。同時為了改善控制增益參數(shù),借鑒了模糊控制思想,提出了模糊整定的方法。并且實(shí)驗(yàn)仿真給出了改進(jìn)前后的對比,驗(yàn)證了模糊整定具有更好的控制效果。最后將調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)作為光學(xué)載荷成像性能分析指標(biāo),理論分析了橫向振動對MTF的影響。仿真給出了衛(wèi)星平臺振動對成像系統(tǒng)的像移和MTF性能影響分析,得出模糊自抗擾控制(FADRC)具有更好的成像性能的結(jié)論。
[Abstract]:In the process of taking pictures of space optical remote sensing satellite, the vibration of the satellite platform will cause the relative motion between the image and the photosensitive medium during the exposure time, resulting in the image shift. Therefore, how to achieve high precision and high stability control of satellite platform and establish reasonable and effective imaging performance analysis evaluation index has practical engineering significance. Firstly, a dynamic model based on Kane method is established for the satellite platform with flexible appendages. The friction effect of the reaction flywheel of angular momentum device and the vibration phenomenon caused by static and dynamic imbalance are considered. The friction model of flywheel is established and the Stribeck static model is compared respectively. The dynamic characteristics of Dahl dynamic model and LuGre dynamic model are discussed in this paper. In this paper, the LuGre model is used to describe the actual friction behavior more comprehensively, and the equivalent mass block method is used in the static and dynamic unbalance. The unbalance moment vibration frequency is related to the speed of the flywheel. Secondly, an active disturbance rejection controller is designed for the satellite platform with flywheel, which does not depend on the precise modeling parameters of the system. Tracking signal without overshoot is realized by tracking differentiator, extended state observer (ESO) and nonlinear state error feedback control law (NLSEF). The dynamic compensation of disturbance and the output of control torque. In order to improve the control gain parameters, the fuzzy tuning method is put forward in order to improve the control gain parameters, and the comparison before and after the improvement is given in the experimental simulation. Finally, the modulation transfer function (MTF) is used as the optical load imaging performance analysis index. The influence of lateral vibration on MTF is analyzed theoretically, and the influence of satellite platform vibration on image shift and MTF performance of imaging system is analyzed by simulation. It is concluded that FADRC has better imaging performance.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2

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本文編號：1400543