應(yīng)用控制力矩陀螺的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著高精度對(duì)地光學(xué)遙感、觀測衛(wèi)星在科研、商業(yè)及軍事等方面廣泛的應(yīng)用，要求衛(wèi)星具有靈活的成像模式、較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性能及敏捷性、高精度高穩(wěn)定度的姿態(tài)控制能力，傳統(tǒng)的角動(dòng)量交換執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如飛輪)和不能精確輸出連續(xù)力矩的噴氣式推力器難以滿足上述需求，復(fù)雜的控制算法也不利于實(shí)現(xiàn)姿態(tài)機(jī)動(dòng)的快速性。單框架控制力矩陀螺以其簡單可靠的物理結(jié)構(gòu)、極大的力矩放大能力，成為敏捷衛(wèi)星理想的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但其固有的奇異問題對(duì)其應(yīng)用造成了一定影響。因此，本文對(duì)應(yīng)用控制力矩陀

2、螺的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制問題進(jìn)行了較為深入的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，為便于后續(xù)研究和設(shè)計(jì)，詳細(xì)地闡明了控制力矩陀螺工作原理、常見構(gòu)型并建立了其數(shù)學(xué)模型。定義了所需的坐標(biāo)系，總結(jié)了歐拉角和四元數(shù)等姿態(tài)描述參數(shù)的特點(diǎn)以及換算關(guān)系，并建立了應(yīng)用控制力矩陀螺的剛體衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。
　　其次，在結(jié)合物理意義及數(shù)學(xué)模型角度詳細(xì)地分析了控制力矩陀螺奇異原理、奇異類型的基礎(chǔ)上，分析對(duì)比了多種典型構(gòu)型的構(gòu)型指標(biāo)，確

3、定了本文選用的控制力矩陀螺構(gòu)型，即以金字塔構(gòu)型完成對(duì)操縱律的分析和設(shè)計(jì)，以五棱錐構(gòu)型完成姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制算法的仿真。針對(duì)上述兩種構(gòu)型，基于數(shù)值法詳細(xì)地繪制了各類奇異面(尤其是顯奇異)及奇異剖面。基于最優(yōu)思想，提出了一種新的設(shè)計(jì)思路，得到新的具有一般性的操縱律形式，可以衍生出多種實(shí)用的操縱律，給實(shí)際工程中不同操縱律的混合應(yīng)用帶來極大便利。
　　最后，為了便于描述敏捷衛(wèi)星沿不同矢量的姿態(tài)機(jī)動(dòng)角速度及角加速度約束，定義了一種新型范數(shù)?；谠?/p>