隨著航天技術的發(fā)展,航天任務越來越復雜,精度要求越來越高,目前很多航天任務帶有活動載荷,比如飛輪、太陽帆板等,這些活動載荷工作時會對航天器產(chǎn)生額外的擾動力矩,為了能夠減弱甚至消除這種影響,需要在地面通過全物理仿真技術實現(xiàn)這些干擾因素影響的分析、驗證。為此,本文提出了一種力矩擾動模擬系統(tǒng)來模擬航天器上活動載荷開機工作時對于航天器姿態(tài)的影響,為航天任務的順利開展提供技術支撐。首先,總結(jié)了國內(nèi)外該領域的研究現(xiàn)狀,介紹了地面仿真方法并且分析了各種方法的特點與不足之處;然后介紹了電磁鐵技術現(xiàn)狀和模型預測控制的發(fā)展情況,根據(jù)本文設想的工作場景,力矩模擬需要無接觸,響應快,提出了基于電磁鐵技術的力矩擾動干擾力矩生成裝置的設計方案。然后,針對力矩擾動模擬系統(tǒng)的任務需求,確定了整個仿真系統(tǒng)的設計方案,將整個系統(tǒng)分為力矩擾動模擬系統(tǒng)干擾力矩生成器子系統(tǒng)、力矩擾動模擬系統(tǒng)運動跟蹤子系統(tǒng)、力矩擾動模擬系統(tǒng)高速通信模塊、力矩擾動模擬系統(tǒng)軟件四大部分,并針對每個子系統(tǒng)給出了相應的設計與實現(xiàn)方案。并進行了相應指標的分析驗證。其次,設計了基于電磁鐵技術的非接觸式干擾力矩生成器。通過Maxwell軟件仿真,驗證了所設計...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地面仿真方法
        1.2.2 電磁鐵研究現(xiàn)狀
        1.2.3 模型預測控制介紹
        1.2.4 活動載荷對航天器干擾問題研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 力矩擾動模擬系統(tǒng)設計
    2.1 引言
    2.2 力矩擾動模擬系統(tǒng)方案
        2.2.1 力矩擾動模擬系統(tǒng)的任務
        2.2.2 力矩擾動模擬系統(tǒng)方案
    2.3 干擾力矩生成器子系統(tǒng)設計
    2.4 運動跟蹤子系統(tǒng)設計
    2.5 數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)設計
    2.6 力矩擾動模擬系統(tǒng)軟件
    2.7 本章小結(jié)
第3章 力矩擾動干擾力矩生成器設計
    3.1 引言
    3.2 電磁場基礎知識
        3.2.1 磁性材料分類
        3.2.2 電磁鐵常用研究方法
        3.2.3 電磁場基本理論
    3.3 干擾力矩生成器有限元分析
        3.3.1 干擾力矩生成器數(shù)學模型建立
        3.3.2 干擾力矩生成器有限元分析
    3.4 干擾力矩生成器控制器設計
        3.4.1 干擾力矩生成器控制結(jié)構(gòu)
        3.4.2 干擾力矩生成器控制器仿真
        3.4.3 干擾力矩生成器控制器硬件設計
    3.5 本章小結(jié)
第4章 力矩擾動跟蹤系統(tǒng)設計
    4.1 引言
    4.2 力矩擾動跟蹤系統(tǒng)建模
    4.3 力矩擾動跟蹤系統(tǒng)算法方案設計
    4.4 基于卡爾曼濾波算法的力矩擾動測量系統(tǒng)設計
        4.4.1 卡爾曼濾波算法原理分析
        4.4.2 卡爾曼濾波的力矩擾動測量系統(tǒng)設計
        4.4.3 仿真分析
    4.5 基于模型預測算法的力矩擾動跟蹤控制系統(tǒng)設計
        4.5.1 模型預測算法原理分析
        4.5.2 模型預測算法的力矩擾動跟蹤控制系統(tǒng)設計
        4.5.3 仿真分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 干擾力矩測量算法設計
    5.1 引言
    5.2 干擾力矩測量方案設計
    5.3 基于最小二乘法的轉(zhuǎn)動慣量估計算法
        5.3.1 最小二乘法算法設計
        5.3.2 最小二乘法仿真分析
    5.4 基于梯度下降法的轉(zhuǎn)動慣量估計算法
        5.4.1 梯度下降法算法設計
        5.4.2 梯度下降法仿真分析
    5.5 干擾力矩測量實驗設計與分析
        5.5.1 干擾力矩實驗設計
        5.5.2 干擾力矩仿真分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝



本文編號：3818909