發(fā)布時間：2021-03-04 06:19

　　針對固定構(gòu)型的控制力矩陀螺群無法靈活改變其合成角動量包絡以適應衛(wèi)星不同工況的姿態(tài)機動需求問題,設計了一種可變構(gòu)型的控制力矩陀螺群控制方法。建立了可變構(gòu)型的控制力矩陀螺群的動力學模型;在考慮控制力矩陀螺群框架角速度、高速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以及構(gòu)型傾角變化速率等多變量下,設計了可變構(gòu)型的控制力矩陀螺群的操縱律;分析了構(gòu)型傾角固定和構(gòu)型傾角可變情形下的控制力矩陀螺群合成角動量包絡和奇異狀態(tài)分布情況。采用可變構(gòu)型的控制力矩陀螺群進行了衛(wèi)星多工況姿態(tài)敏捷機動控制。數(shù)學仿真校驗表明,可變構(gòu)型的控制力矩陀螺控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)金字塔構(gòu)型下不同數(shù)目的控制力矩陀螺故障時的衛(wèi)星三軸敏捷機動控制。 

【文章來源】：中國空間科學技術(shù). 2020,40(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

奇異度對比

式中:δi為第i個CMG的框架角,i=1,2,3,4;cβ=cosβ,sβ=sinβ,cδi=cosδ,sδi=sinδi,hi= IswiΩi,為第i個CMG的標稱角動量,Iswi為第i個CMG高速轉(zhuǎn)子慣量,Ωi為第i個CMG高速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。若CMG群的安裝構(gòu)型傾角β可控,由式(1)可知,CMG群合成角動量與框架角δi、高速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Ωi以及安裝構(gòu)型傾角β相關(guān)。因此,綜合考慮δi、Ωi、β等多變量因素,求取式(1)合成角動量對時間的導數(shù)。在衛(wèi)星本體系下,CMG群輸出合成力矩τ可表示為:

上述設計的操縱律,通過判斷整星姿態(tài)控制的目標力矩的模x=norm(τ)動態(tài)調(diào)節(jié)各個量的力矩分配系數(shù)。當姿態(tài)控制力矩的模norm(τ)遠離0時,通過式(4)計算,平滑調(diào)大框架角力矩權(quán)重系數(shù)Wg0以及安裝構(gòu)型傾角力矩分配系數(shù)Wβ,通過改變框架轉(zhuǎn)角速度和安裝構(gòu)型,進行大力矩輸出;當姿態(tài)控制力矩的模norm(τ)接近0時,通過式(4)計算,操縱律平滑調(diào)小Wg0和Wβ,調(diào)大高速轉(zhuǎn)子的權(quán)重系數(shù)Wsi。此時,CMG群框架角分配力矩接近于0,保持穩(wěn)定,避免了框架轉(zhuǎn)動輸出較大的擾動力矩;安裝構(gòu)型傾角分配力矩接近于0,CMG群保持穩(wěn)定的構(gòu)型。通過高速轉(zhuǎn)子改變轉(zhuǎn)速,輸出精細力矩,實現(xiàn)衛(wèi)星的高精度高穩(wěn)態(tài)控制。式(4)選取適當?shù)膮?shù),則可計算出Wg0、Wsi和Wβ力矩分配系數(shù),如圖2所示。2.2 零運動避奇異操縱控制

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3062714