本文關(guān)鍵詞：衛(wèi)星姿態(tài)控制及全物理仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2015年

衛(wèi)星姿態(tài)控制及全物理仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

王新波  

【摘要】：隨著航天技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星系統(tǒng)呈現(xiàn)出大型化、低剛度和撓性化的發(fā)展趨勢,使得衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)及其控制問題變得越來越復(fù)雜,如何通過地面仿真手段保證衛(wèi)星控制系統(tǒng)的性能成為航天領(lǐng)域的研究熱點之一。本文針對空間衛(wèi)星的姿態(tài)控制及其地面仿真方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先,總結(jié)了目前國內(nèi)外在衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)特性分析和姿控算法上的發(fā)展現(xiàn)狀,分析各國科研工作者在地面仿真系統(tǒng)研制方面的研究成果。然后采用四元數(shù)和歐拉角的描述形式,建立了衛(wèi)星姿態(tài)運動學(xué)模型,同時基于經(jīng)典Lagrange方法推導(dǎo)得到了撓性衛(wèi)星的姿態(tài)動力學(xué)模型。其次,在所推導(dǎo)得到的的姿態(tài)動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,研究了衛(wèi)星姿態(tài)控制問題。首先采用PID控制器并進(jìn)行了數(shù)字仿真與分析,取得了良好的效果。在此基礎(chǔ)上,考慮到太陽帆板等撓性附件對姿態(tài)控制的擾動影響,設(shè)計了滑模變結(jié)構(gòu)控制算法并進(jìn)行了仿真,既提高了控制性能又增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。針對滑�？刂拼嬖诘摹岸墩瘛眴栴},設(shè)計了一種變增益的模糊滑�？刂破�,仿真結(jié)果表明該方法能夠有效抑制控制力矩的波動。再次,以三軸氣浮臺為核心,研究了衛(wèi)星姿控地面全物理仿真系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),重點完成了姿態(tài)控制仿真回路的軟硬件平臺搭建及姿態(tài)控制律設(shè)計等工作。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計并完成了儀表平臺大角度機(jī)動、穩(wěn)定指向等仿真試驗,驗證了所設(shè)計的地面仿真系統(tǒng)軟硬件平臺的性能以及姿態(tài)控制律的有效性。最后,研究了全物理仿真系統(tǒng)的定量分析方法�；谙嗨贫壤碚�,分析了衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的五個功能模塊,結(jié)合設(shè)計的全物理仿真試驗,采用對比仿真試驗數(shù)據(jù)與實際在軌衛(wèi)星數(shù)據(jù)的方法,對所設(shè)計的衛(wèi)星姿態(tài)控制地面全物理仿真測試系統(tǒng)進(jìn)行了可信度計算分析。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V448.22
【目錄】：

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本文編號：250125