撓性衛(wèi)星快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)與指向跟蹤控制方法研究.pdf

1、本文針對(duì)成像衛(wèi)星與低軌預(yù)警衛(wèi)星對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤拍照的需求,對(duì)柔性衛(wèi)星快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)與指向跟蹤控制問(wèn)題進(jìn)行了研究,主要完成下面的內(nèi)容:
　　對(duì)適用于快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)與指向跟蹤控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究,主要解決了SGCMG存在框架軸轉(zhuǎn)速死區(qū)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了兩種避免死區(qū)的方法,分別設(shè)計(jì)了通過(guò)添加零運(yùn)動(dòng)避免框架軸轉(zhuǎn)速死區(qū)的方法、飛輪與SGCMG組成混合執(zhí)行機(jī)構(gòu)避免框架軸轉(zhuǎn)速死區(qū)的方法。
　　針對(duì)衛(wèi)星指向跟蹤控制僅要求衛(wèi)星某一軸指向目標(biāo)點(diǎn)的特

2、點(diǎn),建立了衛(wèi)星機(jī)動(dòng)路徑最短的目標(biāo)坐標(biāo)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(yùn)動(dòng)學(xué)方程,該參數(shù)的提出能夠?yàn)橹赶蚋櫩刂铺峁┮环N統(tǒng)一、簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,為后面的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了保證。推導(dǎo)了跟蹤控制的前饋參數(shù),并分析了撓性附件對(duì)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(chǔ),針對(duì)初始?xì)W拉軸與初始角速度不重合的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了遞階飽和PD控制器,針對(duì)實(shí)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(duì)PD控制器存在帶寬不能過(guò)大的限制,設(shè)計(jì)了遞階飽和滑?？刂破?該控制算法對(duì)慣量拉偏有很輕的適應(yīng)性。
　　針對(duì)離散與延時(shí)對(duì)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(shè)計(jì)的一般性公式,針對(duì)含有延時(shí)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(guān)系。針對(duì)快變的離散控制系統(tǒng),對(duì)預(yù)測(cè)控制器進(jìn)行改進(jìn),并設(shè)計(jì)了單軸預(yù)測(cè)控制器,最后將其拓展到三軸姿態(tài)控制系統(tǒng)中。
　　本文設(shè)計(jì)的連續(xù)與離散控制