2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、從20世紀(jì)80年代美國軍方提出了現(xiàn)代小衛(wèi)星的概念以來,微小衛(wèi)星發(fā)展迅速,成為目前航天器發(fā)展的一個重要方向。作為現(xiàn)代微小衛(wèi)星的關(guān)鍵部分,現(xiàn)代微小衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)需具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、可靠性高和低成本等特點。本文以某具體衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)的方案論證為背景,對微小衛(wèi)星的姿態(tài)確定技術(shù)、主動磁控技術(shù)和姿控算法的硬件實現(xiàn)問題進行了研究。主要研究工作如下: 較全面、系統(tǒng)的總結(jié)了歐拉角和四元數(shù)兩種衛(wèi)星姿態(tài)描述方法,建立了完整的衛(wèi)星姿態(tài)運動模

2、型,并分析了衛(wèi)星受到的各種環(huán)境力矩的數(shù)學(xué)模型。 姿態(tài)確定方面:對微小衛(wèi)星的姿態(tài)敏感器的工作原理和測量方程進行了研究;基于確定性方法,討論了TRIAD和QUEST兩種雙矢量定姿的具體算法,給出了一種利用地磁矢量和紅外地平儀聯(lián)合定姿的粗定姿算法;基于狀態(tài)估計法,利用擴展卡爾曼濾波,設(shè)計了基于“紅外地平儀+ 太陽敏感器+磁強計”的聯(lián)合濾波定姿算法和基于磁強計的俯仰通道與滾動/偏航通道解耦的卡爾曼濾波定姿算法。通過仿真算例對各定姿算法的

3、定姿精度和適用范圍進行了驗證。 主動磁控方面:介紹了執(zhí)行機構(gòu)磁力矩器的工作原理和磁控力矩的特點,討論了磁矩生成和分配的兩種方式;設(shè)計了衛(wèi)星在初始速率阻尼階段的磁控算法;針對偏置動量衛(wèi)星的運動特性,對其俯仰通道和滾動/偏航通道分別設(shè)計了相應(yīng)的磁控算法;由于偏置動量輪有可能會停轉(zhuǎn),工程中常將重力梯度桿作為一種備份執(zhí)行機構(gòu),針對重力梯度穩(wěn)定衛(wèi)星,設(shè)計了基于歐拉角反饋和基于四元數(shù)反饋兩種形式的PD磁控算法。仿真算例表明所設(shè)計的磁控算法是

4、有效的。 最后對微小衛(wèi)星姿控算法的FPGA實現(xiàn)進行了初步研究。以Altera公司的Stratix II系列的EP2S60F1024C4芯片作為目標(biāo)器件,利用VHDL語言實現(xiàn)了偏置動量小衛(wèi)星的雙通道解耦的磁強計濾波定姿算法和相應(yīng)的磁控算法,并利用Maltab/Simulink和Modelsim,構(gòu)建了基于“Link for modelsim”的微小衛(wèi)星姿態(tài)控制仿真系統(tǒng),對實現(xiàn)的姿控算法進行了功能級仿真。結(jié)果表明,本文設(shè)計的姿控算法

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