敏捷衛(wèi)星控制過程設(shè)計研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，對某一特定的海岸、邊境以及單線陣相機(jī)立體成像為代表的航天任務(wù)都要求衛(wèi)星具有敏捷性。而對于敏捷衛(wèi)星實現(xiàn)任務(wù)過程中的姿態(tài)穩(wěn)定度、指向精度以及衛(wèi)星轉(zhuǎn)動速度有較高的需求，通過開展相應(yīng)的姿態(tài)控制策略與算法研究，來充分發(fā)掘提高衛(wèi)星快速機(jī)動性能以及衛(wèi)星控制過程中的控制精度，識別出制約衛(wèi)星快速機(jī)動性能、衛(wèi)星控制過程中控制精度的影響因子，來支撐敏捷平臺的優(yōu)化模型的實現(xiàn)，本學(xué)位論文圍繞敏捷衛(wèi)星控制過程設(shè)計進(jìn)行了深入分析，主要內(nèi)容由以

2、下幾部分組成：
　　首先，總結(jié)了敏捷衛(wèi)星常用坐標(biāo)系、姿態(tài)的描述方式以及坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，對敏捷衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動學(xué)、剛體動力學(xué)以及撓性動力學(xué)的模型建立，對衛(wèi)星在軌中常受到的幾種典型環(huán)境干擾模型進(jìn)行分析。
　　其次，針對衛(wèi)星敏捷機(jī)動過程中由于角加速度ω不連續(xù)引起太陽帆板的振動問題，通過合理規(guī)劃機(jī)動路徑來抑制附件振動，在現(xiàn)有姿態(tài)規(guī)劃的研究基礎(chǔ)上，設(shè)計了加速、勻速以及減速三段式拋物線型路徑規(guī)劃方案，為更進(jìn)一步的提高衛(wèi)星的快速機(jī)動和抑制撓

3、性帆板的顫動，規(guī)劃了基于七段式正弦型角加速度路徑方案，對基于優(yōu)化姿態(tài)路徑參數(shù)建立模型，通過優(yōu)化模型來實現(xiàn)最佳姿態(tài)規(guī)劃路徑的獲得，對不同路徑方案進(jìn)行仿真對比分析，基于七段式正弦型角加速度路徑規(guī)劃能很好的抑制撓性振動，驗證了本文研究的路徑規(guī)劃的有效性。
　　再次，建立了執(zhí)行機(jī)構(gòu)為SGCMG（Single Gimbal Control Moment Gyroscope）的姿態(tài)控制過程數(shù)學(xué)模型，對SGCMG的基本工作原理、構(gòu)型類型以及奇異

4、性進(jìn)行分析，并選取偽逆操縱率對SGCMGs的奇異進(jìn)行規(guī)避，針對敏捷衛(wèi)星快速機(jī)動性，設(shè)計了經(jīng)典PID控制律、滑模變結(jié)構(gòu)控制律和反演控制律，通過對三種控制律進(jìn)行仿真對比分析，結(jié)果驗證了經(jīng)典PID控制律設(shè)計簡單易于工程實踐化，能使閉環(huán)控制系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，滑模變結(jié)構(gòu)控制能快速跟蹤姿態(tài)，且對外界干擾具有強(qiáng)魯棒性，反演控制律能較好的解決高階非線性敏捷衛(wèi)星姿態(tài)問題，具有較強(qiáng)的抑制帆板振動的能力，根據(jù)不同的仿真情況，針對具體的問題選取相應(yīng)的控制方案進(jìn)行論