單框架控制力矩陀螺群控制特性研究.pdf

1、隨著我國空間技術(shù)的發(fā)展，要求航天器具備的功能越來越多，同時對航天器的指向精度、姿態(tài)穩(wěn)定度以及使用壽命也提出了越來越高的要求。本文以大型航天器姿態(tài)控制應(yīng)用的實際需求為背景，針對控制力矩陀螺（SGCMG）群的構(gòu)型特性、操縱律設(shè)計問題展開了分析，為進一步開展航天器姿態(tài)控制研究提供基礎(chǔ)。
　　首先，針對應(yīng)用廣泛的金字塔和五棱錐兩種構(gòu)型，分析了SGCMG群構(gòu)型用于姿態(tài)控制的效益特性，采用數(shù)值計算的方法繪制了構(gòu)型奇異面及動量體包絡(luò)，通過分析奇

2、異曲面的Gauss曲率給出了兩種構(gòu)型所有顯奇異狀態(tài)的圖形化表示，求取了在正常工作狀態(tài)下的構(gòu)型指標(biāo)。并對兩種構(gòu)型在一支SGCMG單元失效狀態(tài)下的構(gòu)型特性進行了分析。
　　其次，根據(jù)能量最省原則，以精確跟蹤力矩輸出指令為約束設(shè)計了Penrose-Moore偽逆操縱律。針對Penrose-Moore偽逆操縱律易使SGCMG群進入奇異狀態(tài)的特點，基于奇異量度設(shè)計了帶零運動的偽逆操縱律。同時針對一般偽逆操縱律在奇異狀態(tài)下失效的缺點，綜合考慮

3、框架角速度限制和操縱誤差，基于線性二次型最優(yōu)理論設(shè)計了使SGCMG群在奇異狀態(tài)下仍然可以輸出部分控制力矩的SR偽逆操縱律（Singularity Robust Steering Law），并在其基礎(chǔ)上采用添加周期性擾動的方法，設(shè)計了不依賴輸入力矩指令即可脫離奇異狀態(tài)的PSR偽逆操縱律（Perturbed Singularity Robust Steering Law）。
　　最后，在構(gòu)型分析和操縱律設(shè)計研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合簡化的框架