空間飛行器姿軌控系統(tǒng)地面仿真驗(yàn)證方法研究.pdf

1、隨著航天事業(yè)的發(fā)展,單個(gè)航天器已不能滿足復(fù)雜任務(wù)的要求?？臻g多飛行器協(xié)同工作能夠完成目標(biāo)捕獲、軌道交會(huì)、近距離自主跟蹤、伴飛等復(fù)雜任務(wù),正成為世界各航天大國的研究重點(diǎn)。空間飛行器的軌道姿態(tài)控制地面仿真系統(tǒng),能夠?yàn)轱w行器的導(dǎo)航制導(dǎo)、軌道機(jī)動(dòng)、姿態(tài)控制等提供地面驗(yàn)證平臺(tái),提高了飛行器的安全性和可靠性,具有重要的實(shí)際意義。本文針對(duì)空間飛行器姿軌控系統(tǒng)的地面仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)手段、仿真方案等問題進(jìn)行了深入研究。主要研究內(nèi)容包括:
　　建

2、立了相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了基于圓軌道的相對(duì)動(dòng)力學(xué)的C-W方程,通過數(shù)學(xué)手段對(duì)方程進(jìn)行了分析,對(duì)自然狀態(tài)下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真。仿真結(jié)果表明在無干擾的情況下,空間兩飛行器間能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的繞飛運(yùn)動(dòng)。研究了攝動(dòng)對(duì)空間飛行器的影響。
　　設(shè)計(jì)了空間飛行器姿軌控系統(tǒng)地面仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的方案,給出了地面仿真系統(tǒng)的組成及各主要子系統(tǒng)的功能。針對(duì)運(yùn)動(dòng)模擬器解決了系統(tǒng)的縮比問題;針對(duì)分布式仿真系統(tǒng),解決了各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)和指令高效傳遞的

3、問題;針對(duì)動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng),設(shè)計(jì)了詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案,并使其具有良好的可擴(kuò)展性;完成了地面監(jiān)控綜合平臺(tái),為地面操作人員提供了友好的人機(jī)界面。
　　總結(jié)了地面仿真的目的和分類,根據(jù)具體任務(wù)的不同,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的地面仿真驗(yàn)證試驗(yàn)方案,指出了地面仿真中主要驗(yàn)證控制算法的有效性和敏感器的工作狀況的問題。在現(xiàn)有的仿真平臺(tái)上,針對(duì)相對(duì)軌道機(jī)動(dòng)問題進(jìn)行了分析,完成了地面仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)能夠滿足軌道機(jī)動(dòng)的仿真要求。