【摘要】：航天任務(wù)復(fù)雜化,對(duì)衛(wèi)星的敏捷性提出了更高的要求,尤其是衛(wèi)星的大角度機(jī)動(dòng)穩(wěn)定能力,對(duì)于在軌衛(wèi)星具有重要意義。單框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)是有效的角動(dòng)量交換裝置,相對(duì)于飛輪系統(tǒng),同等質(zhì)量下能夠提供更大力矩,相對(duì)于噴氣裝置,消耗電能延長(zhǎng)了衛(wèi)星在軌壽命,SGCMGs作為一種重要的姿態(tài)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)越來(lái)越受重視。本文圍繞衛(wèi)星姿態(tài)的快速機(jī)動(dòng)穩(wěn)定控制方法,選取SGCMGs作為姿態(tài)調(diào)整的執(zhí)行機(jī)構(gòu),規(guī)劃衛(wèi)星快速機(jī)動(dòng)穩(wěn)定路徑,設(shè)計(jì)姿態(tài)跟蹤控制器對(duì)機(jī)動(dòng)穩(wěn)定路徑進(jìn)行跟蹤,最后仿真驗(yàn)證整個(gè)姿態(tài)控制方案。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外敏捷衛(wèi)星發(fā)展?fàn)顩r,分析了幾款典型在軌型號(hào)衛(wèi)星,總結(jié)并介紹了當(dāng)前主流衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu),以及國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)穩(wěn)定控制算法。然后介紹了在軌衛(wèi)星常用的參考坐標(biāo)系和衛(wèi)星參數(shù)描述方法,建立了衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程。其次,研究了SGCMGs的奇異性和帶零運(yùn)動(dòng)魯棒偽逆操縱律設(shè)計(jì)問題。首先介紹了SGCMGs的基本工作原理和常用構(gòu)形,深入分析了SGCMGs奇異性問題,并進(jìn)行奇異可視化處理,確定了SGCMGs奇異性的度量,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了魯棒偽逆操縱律和帶零運(yùn)動(dòng)的魯棒偽逆操縱律,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。再次,研究了衛(wèi)星姿態(tài)大角度機(jī)動(dòng)穩(wěn)定的路徑規(guī)劃問題,即衛(wèi)星姿態(tài)導(dǎo)引律的設(shè)計(jì)問題�？紤]衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)穩(wěn)定多個(gè)約束條件,將該問題化簡(jiǎn)為最優(yōu)控制問題,基于多項(xiàng)式逼近和數(shù)值積分逼近離散化技術(shù),進(jìn)而將上述問題轉(zhuǎn)化為非線性路徑規(guī)劃問題,給出了基于Hp偽譜法的求解衛(wèi)星姿態(tài)導(dǎo)引律的具體方法,仿真結(jié)果表明該方法能夠有效避免機(jī)動(dòng)穩(wěn)定過程中SGCMGs的奇異性,并實(shí)現(xiàn)初末狀態(tài)不為零的機(jī)動(dòng)穩(wěn)定。最后,研究了衛(wèi)星做大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)穩(wěn)定的姿態(tài)控制方案,為此首先給出了采用SGCMGs為執(zhí)行機(jī)構(gòu)并帶有路徑規(guī)劃的控制流程,建立了基于誤差四元數(shù)和誤差角速度的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程,然后分別設(shè)計(jì)了經(jīng)典的PD控制器和滑模變結(jié)構(gòu)控制器,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)穩(wěn)定路徑進(jìn)行精確跟蹤。并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V448.22
【圖文】：

圖 1-2 PLEIADES 高分辨率衛(wèi)星t 衛(wèi)星衛(wèi)星是由印度太空研究組織研制并發(fā)射的高精度遙感衛(wèi)星率觀測(cè)。Cartosat 衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊利用磁力矩器、噴氣

SGCMG結(jié)構(gòu)示意圖

金字塔構(gòu)形奇異面

【引證文獻(xiàn)】

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1 王峰;葉水馳;曹喜濱;;快速響應(yīng)對(duì)地觀測(cè)小衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[A];中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)2013年空間光學(xué)與機(jī)電技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2013年

本文編號(hào)：2756734