本文關(guān)鍵詞：三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 航天技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最具有影響力的高技術(shù)之一,隨著通信、遙感等衛(wèi)星的廣泛應(yīng)用,高精度、長(zhǎng)壽命的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)成為人們對(duì)衛(wèi)星關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。 衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)包括姿態(tài)的確定和姿態(tài)的控制兩部分,姿態(tài)的確定是研究衛(wèi)星相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)的姿態(tài)定位,而姿態(tài)控制是指衛(wèi)星在某個(gè)規(guī)定或預(yù)先確定的方向上定向的過(guò)程。本文限于篇幅,僅對(duì)姿態(tài)的控制部分進(jìn)行了分析,如果沒(méi)有特殊說(shuō)明,文中所說(shuō)的姿態(tài)控制系統(tǒng)均不包括姿態(tài)的確定部分。 本文較為系統(tǒng)地研究了三軸穩(wěn)定衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng),并在姿態(tài)控制規(guī)律的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了較為深入的研究。論文主要工作如下: 首先,建立了完整的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其中包括星體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、星體動(dòng)力學(xué)模型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型及環(huán)境干擾力矩模型。分析了衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其特性。 然后針對(duì)偏置動(dòng)量飛輪系統(tǒng),基于經(jīng)典控制理論設(shè)計(jì)俯仰通道的PID控制律,根據(jù)滾動(dòng)—偏航通道耦合的特點(diǎn),分別討論了由軌道角頻率和章動(dòng)頻率引起的長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)和短周期運(yùn)動(dòng)。其中長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)控制律設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)合了噴氣推力控制來(lái)輔助偏置動(dòng)量控制;短周期運(yùn)動(dòng)控制中,為了解決不能獲得角速度信號(hào)的問(wèn)題,采用Terasaki提出的非最小相位控制器進(jìn)行控制。 針對(duì)零動(dòng)量飛輪系統(tǒng),首先對(duì)零動(dòng)量輪的可靠性進(jìn)行了分析,并且給出了常用的幾種應(yīng)用于衛(wèi)星的零動(dòng)量輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上對(duì)衛(wèi)星模型進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化,得到簡(jiǎn)化了的系統(tǒng)模型。首先設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)的PID控制器。 而后同樣在簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種典型的Mamdani型純模糊邏輯控制器并進(jìn)行了仿真。模糊控制作為一種人工智能控制有著可以和PID相比擬的控制精度,而且適用范圍廣,對(duì)于參數(shù)可變的被控對(duì)象有著很強(qiáng)的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：三軸穩(wěn)定衛(wèi)星 姿態(tài)控制系統(tǒng) 零動(dòng)量執(zhí)行機(jī)構(gòu) 偏置動(dòng)量執(zhí)行機(jī)構(gòu) 模糊邏輯控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：V448.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9
• 1.2 衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 衛(wèi)星的姿態(tài)控制方式10-14
• 1.2.2 衛(wèi)星的控制律14-15
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 參考坐標(biāo)系及姿態(tài)描述方法17-23
• 2.1 參考坐標(biāo)系17
• 2.2 姿態(tài)描述方法17-22
• 2.2.1 歐拉角19-20
• 2.2.2 四元數(shù)20-21
• 2.2.3 歐拉角與四元數(shù)之間的轉(zhuǎn)換21-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立23-29
• 3.1 衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型23-25
• 3.1.1 歐拉角描述的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)模型23-24
• 3.1.2 四元數(shù)描述的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)模型24-25
• 3.2 衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型25
• 3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與測(cè)量機(jī)構(gòu)模型25-26
• 3.4 干擾力矩模型26-27
• 3.4.1 重力梯度力矩26-27
• 3.4.2 太陽(yáng)光壓力矩27
• 3.4.3 氣動(dòng)力矩27
• 3.5 本章小結(jié)27-29
• 第4章 偏置動(dòng)量輪衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)29-37
• 4.1 衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)29
• 4.2 偏置動(dòng)量輪系統(tǒng)29-31
• 4.2.1 偏置動(dòng)量輪的典型安裝結(jié)構(gòu)29-30
• 4.2.2 偏置動(dòng)量輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型30-31
• 4.3 偏置動(dòng)量輪控制規(guī)律的設(shè)計(jì)31-36
• 4.3.1 俯仰通道控制規(guī)律的設(shè)計(jì)31-32
• 4.3.2 滾動(dòng)—偏航通道控制規(guī)律的設(shè)計(jì)32-36
• 4.4 本章小結(jié)36-37
• 第5章 零動(dòng)量輪衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)37-51
• 5.1 零動(dòng)量飛輪系統(tǒng)37-40
• 5.1.1 零動(dòng)量輪的可靠性分析37
• 5.1.2 零動(dòng)量輪的典型安裝結(jié)構(gòu)37-38
• 5.1.3 零動(dòng)量輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型38-40
• 5.2 PID控制器的設(shè)計(jì)40-43
• 5.3 模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)及仿真43-50
• 5.3.1 模糊邏輯控制系統(tǒng)43-44
• 5.3.2 模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)44-47
• 5.3.3 仿真分析47-50
• 5.4 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論51-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文56
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷56-57
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明57
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū)57
• 哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位涉密論文管理57-58
• 致謝58

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