氣動力矩在超低軌道衛(wèi)星姿態(tài)控制方面的應用研究.pdf

1、目前，超低軌道衛(wèi)星受到了各航天大國和著名研究機構的重視，由于軌道高度低，在進行高分辨率對地觀測偵察時，可顯著降低有效載荷的重量和功耗，甚至采用普通觀測設備就能實現(xiàn)高分辨率觀測，并且衛(wèi)星研制成本能夠降低到傳統(tǒng)衛(wèi)星的三分之一到五分之一，因此，超低軌道衛(wèi)星的研制，具有較大的經濟效益和工程應用價值。但是由于其軌道高度較低，相比傳統(tǒng)低軌衛(wèi)星受到的氣動力與氣動力矩高出幾個數量級，導致超低軌道衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)衛(wèi)星相比具有顯著的不同之處，如何充

2、分利用氣動力矩，為姿態(tài)控制系統(tǒng)服務，是一個值得研究的課題。本文將主要對高精度氣動力矩計算方法以及利用氣動力矩進行輔助姿態(tài)控制等關鍵問題進行分析研究。
　　首先，本文在提出超低軌道偵察衛(wèi)星的構型設計約束條件基礎上，設計了衛(wèi)星構型，為解決質心壓心不重合，產生氣動力矩大的問題，在衛(wèi)星構型中加入了氣動舵，作為控制系統(tǒng)執(zhí)行機構之一，利用氣動舵的對衛(wèi)星姿態(tài)進行主動控制；
　　其次，以稀薄氣體動力學中的自由分子流理論為基礎，研究了計算任意

3、外形衛(wèi)星在軌氣動力與氣動力矩的高精度算法，采用有限元軟件建模，劃分網格，然后計算單元基本屬性，判斷并排除遮擋面，計算氣動系數，最后計算氣動力矩并累加，并將計算得到的氣動力矩保存留以仿真使用；
　　接著，對前面設計的超低軌道偵察衛(wèi)星計算氣動力矩，來確定氣動舵的設計尺寸，研究了氣動力矩輔助姿態(tài)控制的算法，設計了氣動干擾力矩狀態(tài)估計器來估計衛(wèi)星受到的氣動力矩，從而達到減小衛(wèi)星氣動力矩、避免反作用飛輪飽和的目的，利用Matlab/Simu