基于DSP技術(shù)的皮衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、從20世紀(jì)80年代美國(guó)軍方提出了現(xiàn)代小衛(wèi)星的概念以來(lái),現(xiàn)代微小衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展非常迅速,微小衛(wèi)星是目前航天器發(fā)展的一個(gè)重要方向.現(xiàn)代微小衛(wèi)星具有重量輕、性能好、研制周期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn).作為現(xiàn)代微小衛(wèi)星關(guān)鍵部分,姿態(tài)控制系統(tǒng)需具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、工作時(shí)間長(zhǎng)和可靠性高的特點(diǎn).本文就是在"973"和教育部的資助下("皮衛(wèi)星技術(shù)研究"和"皮衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究"),對(duì)皮納微小衛(wèi)星姿態(tài)控制和穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)行的系統(tǒng)研究和驗(yàn)證試驗(yàn).本文要設(shè)計(jì)的姿態(tài)控制系

2、統(tǒng),最終目標(biāo)是一個(gè)低功耗的三軸穩(wěn)定的皮納衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng),主要的工作是方案設(shè)計(jì)和單軸方案驗(yàn)證.由于皮納衛(wèi)星體積很小,能源供應(yīng)亦十分緊張,姿態(tài)控制方案設(shè)計(jì)必須考慮這兩個(gè)因素.系統(tǒng)采用一個(gè)微機(jī)械偏置動(dòng)量飛輪作為姿態(tài)控制的主執(zhí)行機(jī)構(gòu),利用4個(gè)微機(jī)械動(dòng)量噴氣裝置對(duì)飛輪進(jìn)行飽和卸載,同時(shí)還配有三軸磁力矩器作為輔助姿態(tài)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu).考慮到能源和星上空間的因素,姿控系統(tǒng)的姿態(tài)敏感器直接利用衛(wèi)星(近似一正方體)的6個(gè)表面上的太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)敏感器,同

3、時(shí)配有一個(gè)三軸磁強(qiáng)計(jì).姿控系統(tǒng)的主控板主要是基于DSP及其擴(kuò)展電路完成的,負(fù)責(zé)采集多路姿態(tài)信息,確定衛(wèi)星當(dāng)前姿態(tài),判斷姿態(tài)偏差,從而驅(qū)動(dòng)星上各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作來(lái)達(dá)到姿態(tài)控制和穩(wěn)定的效果.本文首先利用DSP及其它數(shù)字電路技術(shù)設(shè)計(jì)出姿態(tài)控制的主控板.在分析了各個(gè)姿態(tài)驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)之后設(shè)計(jì)出符合要求的驅(qū)動(dòng)電路模塊.通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能電池的功率輸出與衛(wèi)星相對(duì)于太陽(yáng)的姿態(tài)角的關(guān)系,得到確定衛(wèi)星姿態(tài)角、角速度和角加速度的方法,并利用姿態(tài)偏差量控制偏