隨著2020年5月5日18時(shí)0分,長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的成功首飛,我國(guó)離成功建設(shè)自己的載人空間站又近了一步。航天技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展受到衛(wèi)星本身及發(fā)射、維護(hù)成本的限制,航天新技術(shù)的應(yīng)用必須通過(guò)地面仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的重重驗(yàn)證,尤其是基于三軸氣浮臺(tái)構(gòu)建的衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng),越來(lái)越受到航天領(lǐng)域研發(fā)人員的重視。三軸氣浮臺(tái)是衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)的核心裝備,三軸氣浮臺(tái)依靠氣浮球軸承浮起時(shí)抵消重力,具有很小的摩擦力和摩擦力矩,用于模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)特殊的微干擾動(dòng)力學(xué)環(huán)境。三軸氣浮臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、姿態(tài)控制以及質(zhì)心調(diào)平衡是衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)能夠正常開展試驗(yàn)工作的關(guān)鍵技術(shù),本文圍繞上述幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題開展研究,對(duì)于衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)的研發(fā)具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。首先,總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外在三軸氣浮臺(tái)研究、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量、姿態(tài)控制和質(zhì)心調(diào)平衡的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,分析了世界上的研究人員在衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)領(lǐng)域的研究成果。然后通過(guò)方向余弦矩陣、歐拉角、四元數(shù)以及剛體的角動(dòng)量定理分別建立了三軸氣浮臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程。其次,在三軸氣浮臺(tái)動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上,給出了三軸氣浮臺(tái)系統(tǒng)的待辨識(shí)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)建立三... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三軸氣浮臺(tái)系統(tǒng)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3承支撐起的直徑4英尺的八角形平臺(tái)。該平臺(tái)承載數(shù)個(gè)衛(wèi)星子系統(tǒng)，包括速率陀螺、推進(jìn)器、反作用飛輪、太陽(yáng)傳感器和機(jī)載控制計(jì)算機(jī)等。這種自由浮動(dòng)設(shè)計(jì)模擬了衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的搭建。圖1-2TASSTOPView美國(guó)海軍研究生院機(jī)械與宇航工程系為了用地基航天模擬器模擬太空環(huán)境，考慮用在球形空氣軸承系統(tǒng)上的三軸旋轉(zhuǎn)剛性航天器模擬器，即三軸氣浮臺(tái)仿真系統(tǒng)。估計(jì)航天器的慣性特性的方法以及質(zhì)心的位置用批量最小二乘估計(jì)表示，用自動(dòng)平衡系統(tǒng)以補(bǔ)償質(zhì)量偏移量，自動(dòng)質(zhì)量平衡系統(tǒng)的自適應(yīng)控制也在消除偏離旋轉(zhuǎn)中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù),如圖1-3為TAS2實(shí)物圖。圖1-3NPSThree-AxisSimulator2英國(guó)南安普頓大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院為了測(cè)試航天器編隊(duì)的平穩(wěn)飛行測(cè)試控制技術(shù)，研究了在地面用五自由度氣浮臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，并且提供了兩種互補(bǔ)的硬件測(cè)試

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3承支撐起的直徑4英尺的八角形平臺(tái)。該平臺(tái)承載數(shù)個(gè)衛(wèi)星子系統(tǒng)，包括速率陀螺、推進(jìn)器、反作用飛輪、太陽(yáng)傳感器和機(jī)載控制計(jì)算機(jī)等。這種自由浮動(dòng)設(shè)計(jì)模擬了衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的搭建。圖1-2TASSTOPView美國(guó)海軍研究生院機(jī)械與宇航工程系為了用地基航天模擬器模擬太空環(huán)境，考慮用在球形空氣軸承系統(tǒng)上的三軸旋轉(zhuǎn)剛性航天器模擬器，即三軸氣浮臺(tái)仿真系統(tǒng)。估計(jì)航天器的慣性特性的方法以及質(zhì)心的位置用批量最小二乘估計(jì)表示，用自動(dòng)平衡系統(tǒng)以補(bǔ)償質(zhì)量偏移量，自動(dòng)質(zhì)量平衡系統(tǒng)的自適應(yīng)控制也在消除偏離旋轉(zhuǎn)中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù),如圖1-3為TAS2實(shí)物圖。圖1-3NPSThree-AxisSimulator2英國(guó)南安普頓大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院為了測(cè)試航天器編隊(duì)的平穩(wěn)飛行測(cè)試控制技術(shù)，研究了在地面用五自由度氣浮臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，并且提供了兩種互補(bǔ)的硬件測(cè)試

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]商用衛(wèi)星姿控反作用飛輪控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 孔令波,陳茂勝,曲云昭,胡冰,于躍,鄒吉煒.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2019(12)
[2]撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)三段式軌跡規(guī)劃與滾動(dòng)跟蹤控制[J]. 范國(guó)偉,王紹舉,徐偉,常琳,楊秀彬,王旻.  控制理論與應(yīng)用. 2018(09)
[3]帶撓性附件衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的在軌辨識(shí)[J]. 蘭聰超,譚述君,吳志剛,李文博.  振動(dòng)與沖擊. 2017(08)
[4]大型三軸氣浮臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和干擾力矩高精度聯(lián)合辨識(shí)技術(shù)[J]. 洪振強(qiáng),宋效正,呂旺,仲惟超,王田野.  航天器環(huán)境工程. 2017(01)
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博士論文
[1]敏捷衛(wèi)星大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)與穩(wěn)定控制研究[D]. 辛星.北京理工大學(xué) 2016
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碩士論文
[1]基于細(xì)胞星的整星質(zhì)量特性辨識(shí)與細(xì)胞星安裝位姿確定[D]. 劉姝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于混合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制[D]. 張智飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[3]三軸氣浮臺(tái)質(zhì)量特性優(yōu)化設(shè)計(jì)及其參數(shù)辨識(shí)方法研究[D]. 林海奇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]三軸氣浮臺(tái)質(zhì)量特性辨識(shí)相關(guān)技術(shù)研究[D]. 李丹陽(yáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]三軸氣浮臺(tái)結(jié)構(gòu)變形分析與調(diào)平衡技術(shù)研究[D]. 李穩(wěn).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[6]復(fù)擺法測(cè)量彈體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的研究[D]. 鄭英杰.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2013
[7]三軸氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)研究[D]. 畢國(guó)龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[8]三軸氣浮臺(tái)的魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[D]. 池維超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[9]H∞混合靈敏度設(shè)計(jì)問(wèn)題仿真研究[D]. 樊樹軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[10]衛(wèi)星及氣浮臺(tái)質(zhì)量特性的在線辨識(shí)算法研究[D]. 王書廷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3209275