衛(wèi)星姿態(tài)快速機動穩(wěn)定控制技術研究.pdf

1、航天任務復雜化，對衛(wèi)星的敏捷性提出了更高的要求，尤其是衛(wèi)星的大角度機動穩(wěn)定能力，對于在軌衛(wèi)星具有重要意義。單框架控制力矩陀螺群（SGCMGs）是有效的角動量交換裝置，相對于飛輪系統(tǒng)，同等質量下能夠提供更大力矩，相對于噴氣裝置，消耗電能延長了衛(wèi)星在軌壽命，SGCMGs作為一種重要的姿態(tài)調整執(zhí)行機構越來越受重視。本文圍繞衛(wèi)星姿態(tài)的快速機動穩(wěn)定控制方法，選取SGCMGs作為姿態(tài)調整的執(zhí)行機構，規(guī)劃衛(wèi)星快速機動穩(wěn)定路徑，設計姿態(tài)跟蹤控制器對機動

2、穩(wěn)定路徑進行跟蹤，最后仿真驗證整個姿態(tài)控制方案。
　　本文首先介紹了國內外敏捷衛(wèi)星發(fā)展狀況，分析了幾款典型在軌型號衛(wèi)星，總結并介紹了當前主流衛(wèi)星姿態(tài)調整執(zhí)行機構，以及國內外衛(wèi)星姿態(tài)機動穩(wěn)定控制算法。然后介紹了在軌衛(wèi)星常用的參考坐標系和衛(wèi)星參數(shù)描述方法，建立了衛(wèi)星姿態(tài)運動學方程和動力學方程。
　　其次，研究了SGCMGs的奇異性和帶零運動魯棒偽逆操縱律設計問題。首先介紹了SGCMGs的基本工作原理和常用構形，深入分析了SGCM

3、Gs奇異性問題，并進行奇異可視化處理，確定了SGCMGs奇異性的度量，在此基礎上，設計了魯棒偽逆操縱律和帶零運動的魯棒偽逆操縱律，并進行了仿真驗證。
　　再次，研究了衛(wèi)星姿態(tài)大角度機動穩(wěn)定的路徑規(guī)劃問題，即衛(wèi)星姿態(tài)導引律的設計問題?？紤]衛(wèi)星姿態(tài)機動穩(wěn)定多個約束條件，將該問題化簡為最優(yōu)控制問題，基于多項式逼近和數(shù)值積分逼近離散化技術，進而將上述問題轉化為非線性路徑規(guī)劃問題，給出了基于Hp偽譜法的求解衛(wèi)星姿態(tài)導引律的具體方法，仿真結果