空間站力矩平衡姿態(tài)研究與姿態(tài)控制器設計.pdf

1、空間站代表著當今世界航天技術最復雜、最先進、整合程度最高的水平，具有重要的、其他航天器不可替代的作用?？臻g站的動量管理是監(jiān)測CMG角動量狀態(tài)，并保證CMG不發(fā)生飽和的過程，動量管理對節(jié)省空間站上的能量消耗有著重要的作用，空間站采用力矩平衡姿態(tài)是實現(xiàn)動量管理的一種重要方法?？臻g站的姿態(tài)控制系統(tǒng)是空間站的一個基本組成部分，對于空間站來說，保持空間站姿態(tài)的穩(wěn)定性和指向是十分重要的。本文以空間站的力矩平衡姿態(tài)與姿態(tài)控制為主要研究內容，完成了以下

2、幾個方面的工作：
　　首先，建立了空間站的姿態(tài)動力學模型。研究了空間站的剛性姿態(tài)動力學模型，采用集中質量法建立了撓性附件的振動方程，并將撓性振動方程引入到空間站的姿態(tài)動力學方程中，建立了空間站的撓性姿態(tài)動力學模型。
　　其次，研究了動量管理中一個重要內容——力矩平衡姿態(tài)。這部分建立了空間站所受到的擾動力矩模型，并給出了擾動力矩在軌道坐標系和本體坐標系下的表達式，給出了一種迭代算法用來計算空間站的力矩平衡姿態(tài)，闡述了力矩平衡姿

3、態(tài)自穩(wěn)定的概念，并給出了相應的判斷方法。最后通過仿真討論了兩種影響力矩平衡姿態(tài)的主要因素——大氣密度與慣量積。
　　最后，對空間站的姿態(tài)控制器的進行了設計。通過引入控制力矩陀螺的角動量方程建立了姿態(tài)控制與CMG角動量管理的線性化模型，采用狀態(tài)反饋的極點配置法分別設計了俯仰通道與滾轉/偏航通道的狀態(tài)反饋控制器。在控制器的設計過程中，討論了撓性振動模態(tài)所帶來的約束，仿真結果表明設計的控制器可以很好的實現(xiàn)對考慮撓性附件影響的空間站的姿態(tài)