衛(wèi)星大角度快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、航天科技水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和整體科技能力的重要標(biāo)志，飛行器全方位、大角度快速機(jī)動(dòng)作為其中最令人矚目的課題，是我國(guó)航天事業(yè)尋求突破的目標(biāo)。全方位、高精度、快速的大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)在各種類衛(wèi)星中的應(yīng)用研究在我國(guó)有很大的發(fā)展空間，其中設(shè)計(jì)和制造更為靈活、更精確、更便捷的現(xiàn)代航天器是所有航天人追求的目標(biāo)。對(duì)此，本文開(kāi)展了航天器任意目標(biāo)姿態(tài)的快速大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)并快速穩(wěn)定控制技術(shù)的研究。
　　實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制的前提是選取合適的姿態(tài)描

2、述方法。本文首先給出幾種姿態(tài)參考坐標(biāo)系的定義，介紹了基本的姿態(tài)描述方法；在此基礎(chǔ)上建立慣性定向的衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，著重推導(dǎo)了基于四元數(shù)方法的衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。在動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了空間干擾力矩帶來(lái)的模型不確定性，為姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　通過(guò)分析四元數(shù)方法相對(duì)歐拉角方法的優(yōu)勢(shì)，選取基于四元數(shù)的控制方法進(jìn)行任意目標(biāo)姿態(tài)大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)問(wèn)題的研究。本文通過(guò)典型的近地衛(wèi)星任意目標(biāo)姿態(tài)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，建立了大角度姿態(tài)

3、機(jī)動(dòng)控制的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而將該問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)誤差四元數(shù)調(diào)節(jié)問(wèn)題的研究。根據(jù)典型的姿態(tài)敏感器配置，設(shè)計(jì)了機(jī)動(dòng)過(guò)程星敏感器不可用時(shí)的陀螺積分姿態(tài)確定方法。
　　根據(jù)文中建立的大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制模型，基于變結(jié)構(gòu)控制思想進(jìn)行大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制算法的設(shè)計(jì)。針對(duì)傳統(tǒng)滑模控制在實(shí)際應(yīng)用中執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能提供的最大力矩有限且對(duì)機(jī)動(dòng)過(guò)程有明顯時(shí)間限制的缺點(diǎn)，本文提出了基于非等效控制的變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)，并對(duì)算法的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。
　　最后，針對(duì)本文設(shè)