低軌道衛(wèi)星的高精度姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著當(dāng)今航天科技的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)低軌道小衛(wèi)星的需求逐漸增大。姿態(tài)控制系統(tǒng)是保證衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行和基本功能的關(guān)鍵，本文針對(duì)低軌道小衛(wèi)星，系統(tǒng)的研究三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)，并在星敏感器在軌標(biāo)定以及控制器設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行深入研究。
　　描述衛(wèi)星常用坐標(biāo)系以及姿態(tài)描述方法，建立動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，引入H∞控制理論，介紹H∞控制理論的主要思想及基本理論，為在軌標(biāo)定及控制器設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。
　　應(yīng)用H∞濾波算法，利用高精度陀螺實(shí)現(xiàn)對(duì)星敏感

2、器常值誤差的在軌標(biāo)定。采用高精度陀螺獲得連續(xù)的三軸姿態(tài)角速度信息，結(jié)合衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，針對(duì)星敏感器的常值誤差建立星敏感器在軌標(biāo)定模型，分別應(yīng)用H∞濾波算法與卡爾曼濾波算法，完成在軌標(biāo)定，以確保星敏感器的在軌工作精度。并應(yīng)用仿真手段對(duì)兩種算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　針對(duì)低軌道衛(wèi)星，設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋H∞控制器。根據(jù)低軌道衛(wèi)星的特點(diǎn)以及在軌環(huán)境，詳細(xì)分析系統(tǒng)的不確定性以及環(huán)境干擾，根據(jù)H∞控制理論針對(duì)所選衛(wèi)星設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋H∞控制器，并應(yīng)用線

3、性矩陣不等式方法求解控制器參數(shù)，以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。
　　基于以上研究，完成低軌道衛(wèi)星的高精度三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用高精度陀螺和星敏感器的測(cè)量值，通過(guò)H∞濾波算法得到姿態(tài)信息，將此姿態(tài)信息輸送給狀態(tài)反饋H∞控制器得出控制指令，利用零動(dòng)量飛輪根據(jù)控制指令對(duì)衛(wèi)星施加相應(yīng)的控制力矩完成高精度姿態(tài)控制任務(wù)。同時(shí)建立姿態(tài)控制系統(tǒng)的閉環(huán)仿真環(huán)境，對(duì)前文設(shè)計(jì)的姿態(tài)控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證與分析。
　　仿真結(jié)果均驗(yàn)證算法的有效性，證明針對(duì)低軌道