衛(wèi)星姿態(tài)快速機(jī)動(dòng)穩(wěn)定控制技術(shù)研究.pdf

1、航天任務(wù)復(fù)雜化，對(duì)衛(wèi)星的敏捷性提出了更高的要求，尤其是衛(wèi)星的大角度機(jī)動(dòng)穩(wěn)定能力，對(duì)于在軌衛(wèi)星具有重要意義。單框架控制力矩陀螺群（SGCMGs）是有效的角動(dòng)量交換裝置，相對(duì)于飛輪系統(tǒng)，同等質(zhì)量下能夠提供更大力矩，相對(duì)于噴氣裝置，消耗電能延長(zhǎng)了衛(wèi)星在軌壽命，SGCMGs作為一種重要的姿態(tài)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)越來(lái)越受重視。本文圍繞衛(wèi)星姿態(tài)的快速機(jī)動(dòng)穩(wěn)定控制方法，選取SGCMGs作為姿態(tài)調(diào)整的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，規(guī)劃衛(wèi)星快速機(jī)動(dòng)穩(wěn)定路徑，設(shè)計(jì)姿態(tài)跟蹤控制器對(duì)機(jī)動(dòng)

2、穩(wěn)定路徑進(jìn)行跟蹤，最后仿真驗(yàn)證整個(gè)姿態(tài)控制方案。
　　本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外敏捷衛(wèi)星發(fā)展?fàn)顩r，分析了幾款典型在軌型號(hào)衛(wèi)星，總結(jié)并介紹了當(dāng)前主流衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以及國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)穩(wěn)定控制算法。然后介紹了在軌衛(wèi)星常用的參考坐標(biāo)系和衛(wèi)星參數(shù)描述方法，建立了衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程。
　　其次，研究了SGCMGs的奇異性和帶零運(yùn)動(dòng)魯棒偽逆操縱律設(shè)計(jì)問(wèn)題。首先介紹了SGCMGs的基本工作原理和常用構(gòu)形，深入分析了SGCM

3、Gs奇異性問(wèn)題，并進(jìn)行奇異可視化處理，確定了SGCMGs奇異性的度量，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了魯棒偽逆操縱律和帶零運(yùn)動(dòng)的魯棒偽逆操縱律，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　再次，研究了衛(wèi)星姿態(tài)大角度機(jī)動(dòng)穩(wěn)定的路徑規(guī)劃問(wèn)題，即衛(wèi)星姿態(tài)導(dǎo)引律的設(shè)計(jì)問(wèn)題?？紤]衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)穩(wěn)定多個(gè)約束條件，將該問(wèn)題化簡(jiǎn)為最優(yōu)控制問(wèn)題，基于多項(xiàng)式逼近和數(shù)值積分逼近離散化技術(shù)，進(jìn)而將上述問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非線性路徑規(guī)劃問(wèn)題，給出了基于Hp偽譜法的求解衛(wèi)星姿態(tài)導(dǎo)引律的具體方法，仿真結(jié)果