主動磁控小衛(wèi)星自抗擾姿態(tài)控制系統(tǒng)研究.pdf

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，現(xiàn)代微小衛(wèi)星由于具有重量輕、性能好、研制周期短、造價低等優(yōu)點(diǎn)，成為目前航天器發(fā)展的一個重要方向。利用地磁場特性進(jìn)行主動磁控是現(xiàn)代小衛(wèi)星的關(guān)鍵技術(shù)。采用傳統(tǒng)PD控制，微小衛(wèi)星姿態(tài)捕獲時間較長，控制精度較低。本文以縮短主動磁控小衛(wèi)星姿態(tài)捕獲時間，提高控制精度為目標(biāo)，從理論和應(yīng)用兩個方面深入研究了非線性自抗擾控制新技術(shù)及其在主動磁控小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　為研究主動磁控小衛(wèi)

2、星姿態(tài)控制系統(tǒng)，首先建立了主動磁控小衛(wèi)星動力學(xué)、運(yùn)動學(xué)模型，并給出了姿態(tài)四元數(shù)的相關(guān)理論。從地磁場模型出發(fā)，深入研究了主動磁控的原理。
　　從近幾年有關(guān)文獻(xiàn)中總結(jié)了自抗擾控制新技術(shù)，系統(tǒng)介紹了自抗擾控制理論，其中包括跟蹤微分器（TD）、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器（ESO）、非線性PID、非線性反饋（NF）和自抗擾控制器（ADRC）等。
　　設(shè)計了主動磁控小衛(wèi)星PD姿態(tài)控制系統(tǒng)。指出采用PD姿態(tài)控制，微小衛(wèi)星姿態(tài)捕獲時間較長，姿態(tài)控制精度

3、較低。為了克服這個問題，本文從自抗擾控制理論中的核心“fal函數(shù)”出發(fā)，基于(,,)faleαδ函數(shù)具有：小誤差，大增益；大誤差，小增益的特性，設(shè)計了一種非線性PID姿態(tài)控制器，比較好的縮短了小衛(wèi)星姿態(tài)捕獲時間，一定程度上提高了姿態(tài)控制的精度。
　　在深入研究了自抗擾控制理論的基礎(chǔ)上，將自抗擾控制新技術(shù)應(yīng)用于主動磁控小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中。設(shè)計出了一種雙閉環(huán)自抗擾姿態(tài)控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明：雙閉環(huán)自抗擾姿態(tài)控制器極大的縮短了小衛(wèi)星姿