雙體衛(wèi)星在指向控制中的建模與仿真研究.pdf

1、隨著科技的不斷發(fā)展,現(xiàn)在和將來的太空任務將要求更為嚴格的控制穩(wěn)定度和指向精度。因此就需要航天器在高精度的敏感器件的基礎上,對航天器上的干擾噪聲進行隔離。本文主要研究采用無擾動負載結構的衛(wèi)星即雙體衛(wèi)星的設計思想以及分析驗證其在控制穩(wěn)定精度和指向精度上的優(yōu)勢。
　　本文首先針對空間飛行器在軌姿態(tài)動力學基本理論知識,建立了普通的剛體小衛(wèi)星姿態(tài)運動學方程和動力學方程。然后根據(jù)主動隔振的思想原理,提出實現(xiàn)把噪聲源從根本上阻斷其傳播途徑的方法

2、。把衛(wèi)星分為兩個部分分別是凈荷模塊與服務模塊,凈荷模塊主要是提供給敏感器件安裝的位置,并且需要極低的噪聲環(huán)境的模塊。服務模塊主要是為凈荷模塊提供服務支持的模塊,是星體上主要的噪聲源所在地。凈荷模塊與服務模塊之間的相對位置測量、能量交換和凈荷模塊的姿態(tài)改變,主要是通過一些不接觸的傳感器和執(zhí)行機構來完成的。在機械上這兩部分是完全沒有剛性連接的。
　　其次是根據(jù)雙體衛(wèi)星的結構特點,運用相關的姿態(tài)動力學知識對雙體衛(wèi)星的兩個模塊進行撓性和非

3、撓性的數(shù)學模型與控制模型的建立。最后就是在建立的控制模型的基礎上,進行模型仿真并與不采用雙體衛(wèi)星這種特殊結構的普通衛(wèi)星進行對比分析。
　　雙體衛(wèi)星從結構上入手,把噪聲徹底的隔離出去。然而這樣也增加了控制難度,凈荷模塊的姿態(tài)控制不受到服務模塊姿態(tài)控制和兩個模塊相對運動控制的影響。而服務模塊通過不接觸的相對位置傳感器來獲取與凈荷模塊的相對位置關系,從而控制其姿態(tài)位置。相對位置的控制也是通過控制服務模塊的姿態(tài)來完成的。這樣一來凈荷模塊自