三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、航天技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最具有影響力的高技術(shù)之一，隨著通信、遙感等衛(wèi)星的廣泛應(yīng)用，高精度、長(zhǎng)壽命的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)成為人們對(duì)衛(wèi)星關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。
　　衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)包括姿態(tài)的確定和姿態(tài)的控制兩部分，姿態(tài)的確定是研究衛(wèi)星相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)的姿態(tài)定位，而姿態(tài)控制是指衛(wèi)星在某個(gè)規(guī)定或預(yù)先確定的方向上定向的過(guò)程。本文限于篇幅，僅對(duì)姿態(tài)的控制部分進(jìn)行了分析，如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，文中所說(shuō)的姿態(tài)控制系統(tǒng)均不包括姿態(tài)的確定部分。
　　本文較

2、為系統(tǒng)地研究了三軸穩(wěn)定衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)，并在姿態(tài)控制規(guī)律的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了較為深入的研究。論文主要工作如下：
　　首先，建立了完整的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其中包括星體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、星體動(dòng)力學(xué)模型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型及環(huán)境干擾力矩模型。分析了衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其特性。
　　然后針對(duì)偏置動(dòng)量飛輪系統(tǒng)，基于經(jīng)典控制理論設(shè)計(jì)俯仰通道的PID控制律，根據(jù)滾動(dòng)—偏航通道耦合的特點(diǎn)，分別討論了由軌道角頻率和章動(dòng)頻率引起的長(zhǎng)周期

3、運(yùn)動(dòng)和短周期運(yùn)動(dòng)。其中長(zhǎng)周期運(yùn)動(dòng)控制律設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合了噴氣推力控制來(lái)輔助偏置動(dòng)量控制；短周期運(yùn)動(dòng)控制中，為了解決不能獲得角速度信號(hào)的問(wèn)題，采用Terasaki提出的非最小相位控制器進(jìn)行控制。
　　針對(duì)零動(dòng)量飛輪系統(tǒng)，首先對(duì)零動(dòng)量輪的可靠性進(jìn)行了分析，并且給出了常用的幾種應(yīng)用于衛(wèi)星的零動(dòng)量輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上對(duì)衛(wèi)星模型進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)化了的系統(tǒng)模型。首先設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)的PID控制器。
　　而后同樣在簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)