衛(wèi)星大角度快速姿態(tài)機動控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、航天科技水平的高低是衡量一個國家綜合國力和整體科技能力的重要標(biāo)志，飛行器全方位、大角度快速機動作為其中最令人矚目的課題，是我國航天事業(yè)尋求突破的目標(biāo)。全方位、高精度、快速的大角度姿態(tài)機動在各種類衛(wèi)星中的應(yīng)用研究在我國有很大的發(fā)展空間，其中設(shè)計和制造更為靈活、更精確、更便捷的現(xiàn)代航天器是所有航天人追求的目標(biāo)。對此，本文開展了航天器任意目標(biāo)姿態(tài)的快速大角度姿態(tài)機動并快速穩(wěn)定控制技術(shù)的研究。
　　實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制的前提是選取合適的姿態(tài)描

2、述方法。本文首先給出幾種姿態(tài)參考坐標(biāo)系的定義，介紹了基本的姿態(tài)描述方法；在此基礎(chǔ)上建立慣性定向的衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)和運動學(xué)模型，著重推導(dǎo)了基于四元數(shù)方法的衛(wèi)星姿態(tài)運動學(xué)模型。在動力學(xué)基礎(chǔ)上詳細分析了空間干擾力矩帶來的模型不確定性，為姿態(tài)機動控制系統(tǒng)的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
　　通過分析四元數(shù)方法相對歐拉角方法的優(yōu)勢，選取基于四元數(shù)的控制方法進行任意目標(biāo)姿態(tài)大角度姿態(tài)機動問題的研究。本文通過典型的近地衛(wèi)星任意目標(biāo)姿態(tài)基準(zhǔn)設(shè)計，建立了大角度姿態(tài)

3、機動控制的數(shù)學(xué)模型，進而將該問題轉(zhuǎn)化為對誤差四元數(shù)調(diào)節(jié)問題的研究。根據(jù)典型的姿態(tài)敏感器配置，設(shè)計了機動過程星敏感器不可用時的陀螺積分姿態(tài)確定方法。
　　根據(jù)文中建立的大角度姿態(tài)機動控制模型，基于變結(jié)構(gòu)控制思想進行大角度姿態(tài)機動控制算法的設(shè)計。針對傳統(tǒng)滑?？刂圃趯嶋H應(yīng)用中執(zhí)行機構(gòu)所能提供的最大力矩有限且對機動過程有明顯時間限制的缺點，本文提出了基于非等效控制的變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計，并對算法的穩(wěn)定性進行了分析。
　　最后，針對本文設(shè)