隨著世界發(fā)展的不斷加快和人類數(shù)量的不斷增加,如石油、天然氣和煤炭等傳統(tǒng)能源已經(jīng)越來(lái)越難以支撐社會(huì)與科技的高速進(jìn)步。而空間太陽(yáng)能的儲(chǔ)量近乎無(wú)限,且?guī)缀醪皇芴鞖庖蛩氐母蓴_,一年中99%的時(shí)間都能夠接受到太陽(yáng)光的照射,因此,空間太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)正在成為地球空間科學(xué)所的重點(diǎn)研究對(duì)象。隨著研究的不斷深入,國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出來(lái)了數(shù)十種空間太陽(yáng)能發(fā)電站模型,而本文主要以對(duì)稱式兩級(jí)反射空間太陽(yáng)能電站作為研究對(duì)象。而該系統(tǒng)要求獲得最大的光照效率以及穩(wěn)定的對(duì)地定向,即聚光系統(tǒng)的聚光鏡應(yīng)始終保持對(duì)日追蹤,并保持整個(gè)聚光系統(tǒng)的在軌姿態(tài)穩(wěn)定。針對(duì)這一需求,本文對(duì)衛(wèi)星的在軌控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容有:（1）建立衛(wèi)星的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)對(duì)描述衛(wèi)星在軌姿態(tài)的常用坐標(biāo)系進(jìn)行研究,分析坐標(biāo)系間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系;對(duì)常用的描述衛(wèi)星姿態(tài)的歐拉角描述法和四元數(shù)描述法進(jìn)行對(duì)比,根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)在需要直觀分析時(shí)選用歐拉角描述法建立衛(wèi)星的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,需要計(jì)算時(shí)選用四元數(shù)描述法建立衛(wèi)星的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并建立了以飛輪為執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)的衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。（2）設(shè)計(jì)基于“星敏感器+陀螺”組合的姿態(tài)確定系統(tǒng)。對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)中常用的姿態(tài)確... 

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 選題的背景
    1.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 姿態(tài)確定系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 姿態(tài)描述相關(guān)基礎(chǔ)及姿態(tài)控制數(shù)學(xué)模型
    2.1 常用坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換
        2.1.1 坐標(biāo)系的定義
        2.1.2 坐標(biāo)變換
    2.2 姿態(tài)描述方法
        2.2.1 歐拉角描述法
        2.2.2 四元數(shù)描述法
        2.2.3 歐拉角和四元數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換
    2.3 衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        2.3.1 歐拉角運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        2.3.2 四元數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
    2.4 剛體姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程
    2.5 本章小結(jié)
第三章 衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)的研究
    3.1 衛(wèi)星姿態(tài)確定的基本方法
        3.1.1 確定性方法
        3.1.2 狀態(tài)估計(jì)法
    3.2 基于星敏感器+陀螺儀的姿態(tài)確定系統(tǒng)研究
        3.2.1 敏感器測(cè)量模型
        3.2.2 基于誤差的衛(wèi)星系統(tǒng)模型
    3.3 姿態(tài)估計(jì)器模型
        3.3.1 狀態(tài)變量及狀態(tài)方程
        3.3.2 觀測(cè)變量及觀測(cè)方程
        3.3.3 姿態(tài)預(yù)報(bào)及更新
    3.4 仿真結(jié)果及分析
        3.4.1 仿真參數(shù)設(shè)置及仿真結(jié)果
        3.4.2 結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 飛輪系統(tǒng)研究
    4.1 飛輪應(yīng)用與建模
        4.1.1 飛輪分類
        4.1.2 飛輪的安裝結(jié)構(gòu)
        4.1.3 飛輪的動(dòng)力學(xué)模型
    4.2 摩擦力矩模型的建立
        4.2.1 摩擦力矩分析
        4.2.2 摩擦動(dòng)態(tài)模型
    4.3 飛輪控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.3.1 飛輪的性能要求
        4.3.2 飛輪的工作模式
        4.3.3 力矩指令下的速率反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.4 仿真結(jié)果與分析
        4.4.1 摩擦干擾力矩仿真
        4.4.2 力矩指令下的速率反饋飛輪控制系統(tǒng)仿真
        4.4.3 飛輪系統(tǒng)跟蹤效果仿真
    4.5 本章小結(jié)
第五章 零動(dòng)量三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)研究
    5.1 飛輪姿態(tài)控制系統(tǒng)
        5.1.1 衛(wèi)星的動(dòng)量交換控制原理
        5.1.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)分類
    5.2 零動(dòng)量控制系統(tǒng)的研究
        5.2.1 衛(wèi)星三軸的耦合分析
        5.2.2 控制系統(tǒng)模型建立
    5.3 控制律的設(shè)計(jì)
        5.3.1 PID反饋線性化控制規(guī)律的設(shè)計(jì)
        5.3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制律的設(shè)計(jì)
    5.4 仿真結(jié)果分析
        5.4.1 PID控制律仿真結(jié)果及分析
        5.4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制仿真結(jié)果分析
        5.4.3 結(jié)論
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3716069