基于滑模觀測(cè)器衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)故障診斷研究.pdf

1、針對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)，采用星敏感器/陀螺敏感器組合測(cè)量方式，首先，建立了衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真環(huán)境；其次，研究了基于滑模觀測(cè)器的衛(wèi)星角速度測(cè)量系統(tǒng)故障診斷，并驗(yàn)證了其可行性；最后，利用硬件實(shí)現(xiàn)了基于滑模觀測(cè)器的衛(wèi)星姿態(tài)角速度測(cè)量系統(tǒng)故障診斷算法。本文具體的研究工作包括以下三部分：
　　描述了衛(wèi)星常用坐標(biāo)系以及姿態(tài)描述方法，基于PID控制器，構(gòu)建衛(wèi)星姿態(tài)閉環(huán)控制系統(tǒng)，并在Matlab/Simulink下搭建系統(tǒng)仿真環(huán)境。衛(wèi)星姿態(tài)控制系

2、統(tǒng)包括：PID控制器、反作用飛輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)、衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型和衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
　　利用滑模觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的故障診斷。首先，建立敏感器故障狀態(tài)下的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)模型；然后，基于Edwards和Surgeon提出的滑模觀測(cè)器理論，利用等效輸出注入項(xiàng)對(duì)敏感器故障信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)；最后，將滑模觀測(cè)器輸出的狀態(tài)估計(jì)信息作為控制器的輸入，與第二章建立的PID姿態(tài)控制系統(tǒng)組成新的閉環(huán)控制系統(tǒng)。數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證了算法的有效性和可行性。

3、>　　利用xPC實(shí)時(shí)系統(tǒng)和TMS320F2812數(shù)字處理芯片對(duì)基于滑模觀測(cè)器的衛(wèi)星姿態(tài)敏感器故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。對(duì)基于滑模觀測(cè)器的衛(wèi)星姿態(tài)敏感器故障診斷算法進(jìn)行硬件回路驗(yàn)證。首先，將由PID控制器、姿態(tài)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)編譯到xPC實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中。然后，在TMS320F2812數(shù)字處理芯片中嵌入第三章設(shè)計(jì)的基于滑模觀測(cè)器進(jìn)行敏感器故障診斷的算法。通過(guò)RS232串行通信手段實(shí)現(xiàn)xPC實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)