發(fā)布時(shí)間：2020-07-18 19:57

【摘要】：敏捷衛(wèi)星具備快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力,因此能執(zhí)行多種多樣的空間任務(wù),在軍民兩方面都具有廣泛的應(yīng)用前景。敏捷衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)快速機(jī)動(dòng)的基礎(chǔ)是具備大力矩輸出能力的姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu),一般采用推力器或控制力矩陀螺(Control Moment Gyros,CMG for short)。考慮到在軌使用壽命及控制精度的問題,敏捷衛(wèi)星設(shè)計(jì)中更加傾向采用使用CMG作為主要姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu),同時(shí)采用力矩輸出能力較小的反作用飛輪以提高姿態(tài)穩(wěn)定與指向的精度。本文針對(duì)安裝有金字塔構(gòu)型SGCMG與反作用飛輪混合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制問題,主要研究?jī)?nèi)容如下:建立了簡(jiǎn)化的安裝混合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué);研究了快速求取特定方向CMG系統(tǒng)角動(dòng)量外包絡(luò)及對(duì)應(yīng)框架角的計(jì)算方法;解析地求取了金字塔構(gòu)型SGCMG所有零角動(dòng)量框架角;論證了單純利用CMG系統(tǒng)零運(yùn)動(dòng)無法完成所有零角動(dòng)量框架角之間機(jī)動(dòng)的問題;據(jù)此,設(shè)計(jì)了利用飛輪輔助CMG系統(tǒng)調(diào)整零角動(dòng)量框架角的快速機(jī)動(dòng)方法,以規(guī)避CMG系統(tǒng)單向力矩輸出奇異。通過仿真驗(yàn)證了該方法的可行性。設(shè)計(jì)了以CMG框架角轉(zhuǎn)速及飛輪角加速度有關(guān)的目標(biāo)函數(shù),采用拉格朗日乘子法得到了局部最優(yōu)的控制力矩分配公式;在CMG系統(tǒng)指令框架角轉(zhuǎn)速中直接添加CMG系統(tǒng)零運(yùn)動(dòng),并利用一種新的CMG系統(tǒng)奇異指標(biāo)的梯度驅(qū)使該零運(yùn)動(dòng)朝向遠(yuǎn)離奇異狀態(tài)的方向運(yùn)動(dòng)。并通過仿真驗(yàn)證了其可行性。采用高斯偽譜法對(duì)安裝有金字塔構(gòu)型SGCMG與飛輪的敏捷衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)快速機(jī)動(dòng)軌跡優(yōu)化,針對(duì)混合執(zhí)行結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),重新選取了優(yōu)化問題中的系統(tǒng)狀態(tài)量及控制量,通過將CMG系統(tǒng)奇異度量作為路徑約束的方法,不僅使得最終優(yōu)化出的CMG框架角軌跡避免了奇異,也合理減小了傳統(tǒng)衛(wèi)星快速軌跡規(guī)劃對(duì)混合執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩輸出的約束,使得機(jī)動(dòng)速度有了很大提升。最終設(shè)計(jì)了相關(guān)控制律,同時(shí)保證了敏捷衛(wèi)星對(duì)姿態(tài)參考軌跡以及CMG系統(tǒng)對(duì)框架角參考軌跡的跟蹤。
【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】：2019
【分類號(hào)】：V448.22
【圖文】：

圖 1-1 昴星宿為雙重應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足歐洲防務(wù)以及民B 兩星分別于 2011 年 12 月與 2012 年 1B 配備了當(dāng)時(shí)最新一代的光纖陀螺儀和控偏航靈活性，使其能夠最大化特定區(qū)域的意方向 5°、10s 內(nèi) 10°與 25s 內(nèi) 60°的型號(hào)敏捷衛(wèi)星，由美國 DigitalGlobe 公司 年 10 月以及 2014 年 8 月成功發(fā)射了 Wo是軍民兩用，WorldView-1主要美國國家地

圖 1-1 昴星宿Pléiades 被設(shè)計(jì)為雙重應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足歐洲防務(wù)以及民用和商業(yè)的空間需求。1A 與 1B 兩星分別于 2011 年 12 月與 2012 年 12 月發(fā)射升空入ades-HR 1A 和 1B 配備了當(dāng)時(shí)最新一代的光纖陀螺儀和控制力矩陀螺，可的滾轉(zhuǎn)，俯仰和偏航靈活性，使其能夠最大化特定區(qū)域的圖像采集數(shù)量。在 8s 內(nèi)完成任意方向 5°、10s 內(nèi) 10°與 25s 內(nèi) 60°的姿態(tài)機(jī)動(dòng)。WorldView 計(jì)劃WorldView 系列型號(hào)敏捷衛(wèi)星，由美國 DigitalGlobe 公司主導(dǎo)研發(fā)。目前7 年 9 月、2009 年 10 月以及 2014 年 8 月成功發(fā)射了 WorldView-1、-2 及。同Pléiades也是軍民兩用，WorldView-1主要美國國家地理空間情報(bào)局（N服務(wù)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文12 英寸）分辨率的商用全色圖像，分辨率為 1.譜圖像，3.7 米（12 英尺 2 英寸）分辨率的短膠，蒸汽，冰和雪）數(shù)據(jù)分辨率為 30 米（98系列衛(wèi)星采用四個(gè)轉(zhuǎn)速為 6000rmp 的單框架控梁+板式結(jié)構(gòu)構(gòu)成合理的傳力路徑，同時(shí)對(duì) CM減少了 CMG 擾振對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定度的影響。 WorldView 的具有了偏離星下點(diǎn)±40°的快速eg/s，角加速度 1.5deg/(s^2)。太陽同步軌道上的地球觀測(cè)衛(wèi)星，也是 cartos度空間研究組織(ISSO)研制、發(fā)射和維護(hù)。它于印度自生國土的地圖測(cè)繪。它是由 PSLV-G 火

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本文編號(hào)：2761360