近年來,微電子、新型材料、精密制造等領(lǐng)域技術(shù)快速發(fā)展,以此為基礎(chǔ)的皮納衛(wèi)星具備質(zhì)量輕、體積小、成本低、功能強(qiáng)等突出特點(diǎn),在民用和軍事方面都具有巨大的潛力和較好的應(yīng)用前景。但皮納衛(wèi)星自身設(shè)計(jì)的制約使得其對(duì)星上配置元件的體積、功耗、質(zhì)量等要求非常嚴(yán)格,姿控系統(tǒng)可選擇的執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類有限。充分利用近地空間地球磁場(chǎng)的磁力矩器具備質(zhì)量輕、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),基于磁控,不依靠旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和噴氣推進(jìn)對(duì)皮納衛(wèi)星進(jìn)行姿態(tài)控制成為目前的重要研究方向。因此針對(duì)上述問題,本文對(duì)基于地磁的皮納衛(wèi)星姿控系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先,在皮納衛(wèi)星的姿態(tài)確定方面,對(duì)所選擇的太陽敏感器、磁強(qiáng)計(jì)以及微機(jī)械陀螺的工作原理進(jìn)行了研究,并分別建立了測(cè)量模型。在充分考慮皮納衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)中的非線性因素和星上處理器的存儲(chǔ)容量、計(jì)算速度等約束的基礎(chǔ)上,采用擴(kuò)展卡爾曼濾波方法進(jìn)行敏感器數(shù)據(jù)處理和姿態(tài)估計(jì),在定姿算法中對(duì)光照區(qū)的“太敏+磁強(qiáng)+陀螺”濾波器和陰影區(qū)的“磁強(qiáng)+陀螺”濾波器兩種情況進(jìn)行了充分研究與理論分析,仿真表明當(dāng)三種測(cè)量信息有效融合時(shí),姿態(tài)角估計(jì)精度<0.5^°,三軸角速率估計(jì)精度<0.02... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 皮納衛(wèi)星技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 皮納衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 皮納衛(wèi)星技術(shù)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 皮納衛(wèi)星姿控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 姿態(tài)確定技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 磁控理論研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要內(nèi)容
第2章 皮納衛(wèi)星基本動(dòng)力學(xué)與環(huán)境模型
    2.1 引言
    2.2 衛(wèi)星參考坐標(biāo)系的定義及轉(zhuǎn)換關(guān)系
        2.2.1 衛(wèi)星參考坐標(biāo)系
        2.2.2 常用坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
    2.3 衛(wèi)星姿態(tài)描述
        2.3.1 余弦矩陣描述
        2.3.2 歐拉角法
        2.3.3 四元數(shù)法
        2.3.4 三者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
    2.4 衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)與姿態(tài)動(dòng)力學(xué)
        2.4.1 衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)
        2.4.2 衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)
    2.5 空間干擾力矩模型
        2.5.1 地球大氣和氣動(dòng)干擾力矩
        2.5.2 地磁場(chǎng)模型與磁干擾力矩
    2.6 衛(wèi)星及軌道參數(shù)
    2.7 本章小結(jié)
第3章 皮納衛(wèi)星姿態(tài)確定算法研究
    3.1 引言
    3.2 姿態(tài)敏感器
        3.2.1 太陽敏感器
        3.2.2 磁強(qiáng)計(jì)
        3.2.3 MEMS陀螺
    3.3 衛(wèi)星姿態(tài)確定方法分類
        3.3.1 矢量確定法
        3.3.2 狀態(tài)估計(jì)法
    3.4 “太敏+磁強(qiáng)+陀螺”EKF濾波定姿算法研究
        3.4.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程
        3.4.2 EKF姿態(tài)濾波器設(shè)計(jì)
        3.4.3 仿真結(jié)果及分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 皮納衛(wèi)星姿態(tài)磁控算法研究
    4.1 引言
    4.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)
        4.2.1 磁力矩器
        4.2.2 磁矩的生成和分配方法
    4.3 速率阻尼階段控制律設(shè)計(jì)及仿真
        4.3.1 速率阻尼階段控制律設(shè)計(jì)
        4.3.2 仿真結(jié)果及分析
    4.4 姿態(tài)捕獲階段控制律設(shè)計(jì)及仿真
        4.4.1 姿態(tài)捕獲階段控制律設(shè)計(jì)
        4.4.2 仿真結(jié)果及分析
    4.5 三軸穩(wěn)定階段控制律設(shè)計(jì)及仿真
        4.5.1 三軸穩(wěn)定階段控制律設(shè)計(jì)
        4.5.2 仿真結(jié)果及分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 皮納衛(wèi)星姿控系統(tǒng)全模式仿真
    5.1 引言
    5.2 姿控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與仿真流程
        5.2.1 姿控系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
        5.2.2 仿真系統(tǒng)流程和參數(shù)
    5.3 衛(wèi)星姿控系統(tǒng)功能概述
        5.3.1 對(duì)地定向全模式數(shù)學(xué)仿真
        5.3.2 對(duì)地/對(duì)日定向切換全模式數(shù)學(xué)仿真
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3192564