快速機動衛(wèi)星姿態(tài)確定與控制算法研究.pdf

1、航天器的大角度快速機動中的姿態(tài)確定問題已經(jīng)成為近年來的研究熱點與難點，高精度、大角度的快速機動任務對衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)與姿態(tài)控制系統(tǒng)同時提出了較高的精度要求，針對這一背景，本次研究主要圍繞快速機動衛(wèi)星姿態(tài)確定與控制問題的以下方面進行：
　　快速機動衛(wèi)星姿態(tài)確定算法的設計。首先，針對姿態(tài)動力學模型非線性強的特性，引入誤差模型的概念，基于最小模型誤差原理，給出了模型誤差的狀態(tài)估計方程，對于濾波系統(tǒng)模型進行修正，從而實現(xiàn)對于濾波精度的提升

2、；針對星敏感器精度高但采樣周期長，陀螺儀精度相對較低但采樣周期短的特性，引入互補濾波算法，給出了對于衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)的互補濾波算法；針對近似線性模型與真實模型相差較大的特性，引入魯棒濾波算法，將系統(tǒng)誤差視為系統(tǒng)模型中的不確定項，通過矩陣不等式變換將誤差方差矩陣限定在某一可接受范圍內，從而實現(xiàn)對于系統(tǒng)狀態(tài)的估計。其中基于最小模型誤差原理的改進EKF算法與基于互補濾波算法的姿態(tài)確定算法均屬于本次研究的創(chuàng)新內容。
　　快速機動衛(wèi)星時間最

3、優(yōu)路徑的設計。采用偽譜法與配點法對于衛(wèi)星姿態(tài)機動進行路徑規(guī)劃，基于輸出力矩處于飽和狀態(tài)時有時間最優(yōu)路徑的假設條件，給出了衛(wèi)星姿態(tài)機動的時間最優(yōu)路徑。對于衛(wèi)星姿態(tài)機動的時間最優(yōu)問題進行描述，引入配點法與偽譜法，給出了基于這兩種方法的非線性規(guī)劃模型，對于衛(wèi)星姿態(tài)機動中的三軸耦合與三軸獨立情形分別進行分析，給出了rest to rest機動的時間最優(yōu)路徑。同時基于傳統(tǒng)的Bang-Bang控制律設計衛(wèi)星單軸機動的最優(yōu)路徑，對二者的結果進行了對比