撓性衛(wèi)星快速姿態(tài)機動與指向跟蹤控制方法研究.pdf

1、本文針對成像衛(wèi)星與低軌預警衛(wèi)星對運動目標進行跟蹤拍照的需求,對柔性衛(wèi)星快速姿態(tài)機動與指向跟蹤控制問題進行了研究,主要完成下面的內容:
　　對適用于快速姿態(tài)機動與指向跟蹤控制的執(zhí)行機構進行研究,主要解決了SGCMG存在框架軸轉速死區(qū)的問題,設計了兩種避免死區(qū)的方法,分別設計了通過添加零運動避免框架軸轉速死區(qū)的方法、飛輪與SGCMG組成混合執(zhí)行機構避免框架軸轉速死區(qū)的方法。
　　針對衛(wèi)星指向跟蹤控制僅要求衛(wèi)星某一軸指向目標點的特

2、點,建立了衛(wèi)星機動路徑最短的目標坐標系,并且提出了適用于指向跟蹤控制的新姿態(tài)參數(shù),建立了基于該參數(shù)的運動學方程,該參數(shù)的提出能夠為指向跟蹤控制提供一種統(tǒng)一、簡單的運動學模型,為后面的控制系統(tǒng)設計提供了保證。推導了跟蹤控制的前饋參數(shù),并分析了撓性附件對衛(wèi)星姿態(tài)控制的影響。
　　以衛(wèi)星指向跟蹤控制模型為基礎,針對初始歐拉軸與初始角速度不重合的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)設計了遞階飽和PD控制器,針對實際控制系統(tǒng)給出了控制器參數(shù)選取的一般性方法。針

3、對PD控制器存在帶寬不能過大的限制,設計了遞階飽和滑?？刂破?該控制算法對慣量拉偏有很輕的適應性。
　　針對離散與延時對控制系統(tǒng)性能的影響,利用z變換方法分析了典型的二階PD控制系統(tǒng)參數(shù)選取的制約,并給出了帶寬設計的一般性公式,針對含有延時的PD控制系統(tǒng),利用仿真得出了系統(tǒng)參數(shù)之間的制約關系。針對快變的離散控制系統(tǒng),對預測控制器進行改進,并設計了單軸預測控制器,最后將其拓展到三軸姿態(tài)控制系統(tǒng)中。
　　本文設計的連續(xù)與離散控制