飛行器大角度姿態(tài)機(jī)動的DSP控制.pdf

1、摘要犯竺旦旦旦旦旦州史里竺竺竺竺竺竺竺竺巴巴巴巴巴巴竺巴竺竺性竺竺，典魚甲.竺竺竺竺里魚旦旦旦旦已里竺巴竺竺旦~竺竺竺竺竺摘要航天飛行器大角度姿態(tài)機(jī)動的動力學(xué)與控制是航天飛行器姿態(tài)控制領(lǐng)域前沿的課題，近年來越來越多的實(shí)際空間任務(wù)都需要飛行器能夠進(jìn)行快速姿態(tài)機(jī)動。航天飛行器的姿態(tài)機(jī)動能力已成為評價現(xiàn)代航天器性能的重要指標(biāo)之一。本文在收集大量大角度機(jī)動資料的基礎(chǔ)上，對姿態(tài)機(jī)動問題的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了較全面、深入的闡述。探討了DSP技術(shù)在航天飛行

2、器姿態(tài)控制領(lǐng)域上應(yīng)用的優(yōu)勢，并給出了DSP控制飛行器姿態(tài)大角度機(jī)動的完整實(shí)物仿真方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文研究剛性航天飛行器大角度姿態(tài)跟蹤機(jī)動上的建模與控制問題。首先，引入視線坐標(biāo)系，通過視線坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)四元數(shù)，及相對誤差型反饋信號的應(yīng)用，把難于解決的變邊界兩點(diǎn)邊值問題轉(zhuǎn)化為固定邊值問題來處理，使問題得到簡化，而后提出建模方案，使前人提出擬歐拉角概念的適用范圍拓展到跟蹤變化的目標(biāo)視線任務(wù)上來。接下來，我們以反衛(wèi)星武器末制導(dǎo)階段跟蹤目標(biāo)視線的任

3、務(wù)為背景，用Matlab軟件環(huán)境進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證實(shí)了理論分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。我們還介紹了DSP(數(shù)字信號處理器)在大計(jì)算量數(shù)字信號處理方面及實(shí)時控制上的優(yōu)勢。并以ICETEKC67工3A目標(biāo)板為例詳細(xì)討論了DSP在信號采集處理及發(fā)送模擬控制執(zhí)行信號至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方法設(shè)計(jì)。最后我們利用氣浮轉(zhuǎn)臺、陀螺、DSP噴嘴等設(shè)備建立起了實(shí)物仿真平臺。并進(jìn)行了單軸實(shí)物仿真，取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了理論分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。為國防科工委重點(diǎn)建

4、設(shè)專業(yè)“飛行器設(shè)計(jì)與工程”“十五”建設(shè)項(xiàng)目:“空間飛行器姿態(tài)機(jī)動的DSP控制實(shí)驗(yàn)平臺”的研發(fā)做出了貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞:飛行器姿態(tài)控制大角度機(jī)動姿態(tài)跟蹤TMS320C6713DSP第1章緒論第1章緒論1.1課題的研究背景1.1.1課題來源本論文以國防科工委重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)“飛行器設(shè)計(jì)與工程”“十五”建設(shè)項(xiàng)目:“空間飛行器姿態(tài)機(jī)動的DSP控制實(shí)驗(yàn)平臺”的研發(fā)為背景，對空間飛行器姿態(tài)大角度機(jī)動的理論問題，及用數(shù)字信號處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)大角度機(jī)動控制的

5、軟硬件進(jìn)行開發(fā)研究。1.1.2課題目的和意義眾所周知，在海灣戰(zhàn)爭、波黑戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭和剛結(jié)束的伊拉克戰(zhàn)爭中，衛(wèi)星在通信廣播、偵察監(jiān)視、導(dǎo)航定位、導(dǎo)彈預(yù)警、氣象保障、地形測繪、搜索救援等方面發(fā)揮了極其重要的作用。毋庸置疑，軍事戰(zhàn)略以太空為重心的時代己經(jīng)來臨。四十年前，美國總統(tǒng)肯尼迪就指出，“誰控制了空間，誰就能控制地球。”在未來戰(zhàn)爭中掌握了制天權(quán)，就取得了信息絕對優(yōu)勢，就贏得了戰(zhàn)爭的主動權(quán)。沒有制天權(quán)，就沒有制空權(quán)、制海權(quán)。因此，為了打

6、贏現(xiàn)代高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭，奪取制天權(quán)將成為決定戰(zhàn)爭勝負(fù)的關(guān)鍵因素。1998年，美國航天司令部發(fā)布了一項(xiàng)發(fā)展軍事航天的長遠(yuǎn)規(guī)劃一((2020年設(shè)想》，闡述了“控制空間”概念?！翱刂瓶臻g”即為確保美軍及其盟軍不間斷地進(jìn)入空間、在空間自由行動和必要時阻止他人利用空間的能力，并首次明確提出了要從空間使用武力攻擊敵方陸、海、空、天設(shè)施。由此可見，美國面向21世紀(jì)的空間軍事戰(zhàn)略的實(shí)質(zhì)是，在最大限度地發(fā)揮空間作戰(zhàn)支援作用的同時，發(fā)展和利用空間的攻