現(xiàn)代科技飛速發(fā)展,航天技術(shù)作為各國(guó)都投入大量資源發(fā)展的頂尖科技領(lǐng)域,已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家硬實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。目前,航天領(lǐng)域的任務(wù)多種多樣,復(fù)雜程度不斷提高,難度越來(lái)越大,對(duì)航天器的要求也越來(lái)越高。在研制航天器過(guò)程中,通常需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)先的地面仿真和實(shí)驗(yàn),以確保方案設(shè)計(jì)的合理性和控制參數(shù)選取的準(zhǔn)確性,從而降低風(fēng)險(xiǎn),節(jié)約成本。在這種背景下,本文研究了基于五自由度氣浮運(yùn)動(dòng)模擬器的姿態(tài)測(cè)量與控制的相關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題。首先分析了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在航天器地面模擬領(lǐng)域,國(guó)外的研究相對(duì)成熟,國(guó)內(nèi)也加大了研究力度,已有多套設(shè)備投入使用。在姿態(tài)融合算法研究方面,主要分為確定性算法和狀態(tài)估計(jì)算法,相比之下,狀態(tài)估計(jì)算法的精度更高,應(yīng)用范圍更廣。在航天器姿態(tài)機(jī)動(dòng)方面,與傳統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如磁力矩器、噴氣裝置、飛輪等）相比,單框架控制力矩陀螺（SGCMG）具有輸出力矩連續(xù)穩(wěn)定且精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn),因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。給出了五自由度氣浮運(yùn)動(dòng)模擬器的結(jié)構(gòu)和組成,建立了數(shù)學(xué)模型。分析了模擬器的自動(dòng)配平系統(tǒng)和質(zhì)心慣量獨(dú)立調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作方式,在此基礎(chǔ)上,研究了當(dāng)質(zhì)心慣量時(shí),配平質(zhì)量塊對(duì)模擬器... 

【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)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

SSACS模擬器

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-1SSACS模擬器圖1-2SADS模擬器美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院制作的地面模擬器（FCT）[25-31]由2個(gè)氣浮臺(tái)組成。FCT的每套模擬器都搭載了多種姿態(tài)測(cè)量和控制傳感器。該五自由度氣浮臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的二維運(yùn)動(dòng)和一維轉(zhuǎn)動(dòng)，球軸承可以增加另外的二維轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)五自由度模擬。在兩個(gè)水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)為±30°。圖1-3編隊(duì)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2011年，美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院對(duì)5自由度模擬器進(jìn)行了改進(jìn)，開(kāi)發(fā)了一套擁有六個(gè)自由度的氣浮平臺(tái)[32-36]。在兩個(gè)水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)為±30°，在豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)為±360°。在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)下面加入了重力補(bǔ)償裝置，在俯仰軸向增加了一個(gè)自由度，從而實(shí)現(xiàn)了6自由度地面模擬。這臺(tái)6自由度模擬器能更好的模擬航天器在太空中的在軌狀態(tài)，但是該模擬器的配平只能依賴(lài)于人工，精度較差，重力矩影響依然不可忽略。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-1SSACS模擬器圖1-2SADS模擬器美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院制作的地面模擬器（FCT）[25-31]由2個(gè)氣浮臺(tái)組成。FCT的每套模擬器都搭載了多種姿態(tài)測(cè)量和控制傳感器。該五自由度氣浮臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的二維運(yùn)動(dòng)和一維轉(zhuǎn)動(dòng)，球軸承可以增加另外的二維轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)五自由度模擬。在兩個(gè)水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)為±30°。圖1-3編隊(duì)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2011年，美國(guó)倫斯勒理工學(xué)院對(duì)5自由度模擬器進(jìn)行了改進(jìn)，開(kāi)發(fā)了一套擁有六個(gè)自由度的氣浮平臺(tái)[32-36]。在兩個(gè)水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)為±30°，在豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)為±360°。在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)下面加入了重力補(bǔ)償裝置，在俯仰軸向增加了一個(gè)自由度，從而實(shí)現(xiàn)了6自由度地面模擬。這臺(tái)6自由度模擬器能更好的模擬航天器在太空中的在軌狀態(tài)，但是該模擬器的配平只能依賴(lài)于人工，精度較差，重力矩影響依然不可忽略。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]EtherCAT在編隊(duì)衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)仿真測(cè)試中的應(yīng)用研究[J]. 張少坡,陸文高,趙川,王夢(mèng)園.  電子測(cè)量技術(shù). 2019(03)
[2]單框架控制力矩陀螺的動(dòng)力學(xué)分析[J]. 劉曉東,陳明花,徐學(xué)偉.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2012(03)
[3]200Nms單框架控制力矩陀螺研制[J]. 魏大忠,張激揚(yáng),武登云,李剛.  空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2011(06)
[4]控制力矩陀螺用高速高精度無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)[J]. 姚嘉,劉剛,房建成.  微計(jì)算機(jī)信息. 2005(15)
[5]粒子濾波算法綜述[J]. 胡士強(qiáng),敬忠良.  控制與決策. 2005(04)

博士論文
[1]衛(wèi)星快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)過(guò)程中SGCMG奇異規(guī)避方法研究[D]. 侯志立.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]小衛(wèi)星敏捷姿態(tài)控制及全物理仿真技術(shù)研究[D]. 林魯超.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 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]晃動(dòng)與微振動(dòng)全物理仿真試驗(yàn)系統(tǒng)研究[D]. 張寒冰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]控制力矩陀螺群的操縱律研究[D]. 職光伸.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于控制力矩陀螺的衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)技術(shù)研究[D]. 陸丹萍.上海交通大學(xué) 2015
[6]應(yīng)用控制力矩陀螺的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制研究[D]. 程國(guó)棟.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]控制力矩陀螺系統(tǒng)伺服控制研究[D]. 張佳為.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



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