基于燃料最優(yōu)控制理論的撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制的研究.pdf

1、實(shí)際的衛(wèi)星種類繁多而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,本文將實(shí)際的衛(wèi)星系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)化為由一個(gè)中心剛體和一對(duì)撓性梁組成的抽象衛(wèi)星模型。該模型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由輸出恒值大力矩且消耗燃料的噴氣推力器和輸出連續(xù)小力矩不消耗燃料的飛輪構(gòu)成。研究的目標(biāo)是使在太空中受多種干擾力矩影響的衛(wèi)星能夠維持一定的姿態(tài),并且盡量減小在此過程中噴氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)的燃料消耗。實(shí)現(xiàn)這一目的的基本思想是當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)位于飛輪可控制范圍之內(nèi)(衛(wèi)星系統(tǒng)能夠正常工作)時(shí)采用飛輪執(zhí)行機(jī)構(gòu),而只有當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)偏離飛輪

2、可控制區(qū)時(shí),啟動(dòng)噴氣控制將系統(tǒng)狀態(tài)快速轉(zhuǎn)移到飛輪可控制區(qū)內(nèi),然后再在飛輪的控制下盡快趨向平衡狀態(tài)。為此本文主要做了以下工作： 一、研究了噴氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器設(shè)計(jì)問題。為節(jié)省燃料且便于與飛輪執(zhí)行機(jī)構(gòu)相配合,選取了終端受約束且輸入受限的固定時(shí)間燃料最優(yōu)控制規(guī)律,給出了能夠?qū)υ搯栴}進(jìn)行求解的多種數(shù)值算法的實(shí)現(xiàn)過程,并通過理論分析和系統(tǒng)仿真比較了各算法在求解速度和精度方面的性能。 二、分析了對(duì)飛輪控制器的性能要求,討論了變性能指