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《雙體衛(wèi)星快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、碩士學(xué)位論文雙體衛(wèi)星快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制研究ATTITUDEMANEUVERCONTROLFORTHEDISTURBANCE-FREEPAYLOADSPACECRAFT周雅蘭哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：V448.2學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：629.7密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文雙體衛(wèi)星快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制研究碩士研究生：周雅蘭導(dǎo)師：李傳江教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：控制工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:V448.2U.D.C:629.7Dissertationforth
2、eMasterDegreeinEngineeringATTITUDEMANEUVERCONTROLFORTHEDISTURBANCE-FREEPAYLOADSPACECRAFTCandidate：ZHOUYalanSupervisor：Prof.LIChuanjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-
3、Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要空間科學(xué)是當(dāng)今自然科學(xué)重大發(fā)現(xiàn)與突破不斷涌現(xiàn)的熱點(diǎn)學(xué)科?？臻g科學(xué)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，需要通過科學(xué)衛(wèi)星搭載有效空間載荷進(jìn)行科學(xué)探測(cè)試驗(yàn)。獲取高質(zhì)量的空間探測(cè)數(shù)據(jù)需要具有高精度高穩(wěn)定度的空間平臺(tái)。目前衛(wèi)星在軌運(yùn)行能源系統(tǒng)仍包含太陽帆板等撓性附件，導(dǎo)致衛(wèi)星振動(dòng)并傳導(dǎo)至載荷，使載荷觀測(cè)精度受到很大影響。雙體衛(wèi)星在物理結(jié)構(gòu)上將載荷與衛(wèi)星平臺(tái)完全分離，使平臺(tái)的振動(dòng)不會(huì)影響載荷的指向精度，為高精度高穩(wěn)定度空間觀測(cè)提供了可能。本論文主要針對(duì)雙體衛(wèi)星系統(tǒng)，考慮輸入受限，進(jìn)
4、行雙體衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)以及相對(duì)位置控制研究。主要研究?jī)?nèi)容有：針對(duì)雙體衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)問題，分析了雙體衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)特性，對(duì)非接觸磁浮機(jī)構(gòu)原理和工作特性進(jìn)行了分析和說明，對(duì)雙體衛(wèi)星工作模式進(jìn)行了分類。建立常用坐標(biāo)系以及雙體衛(wèi)星特有的載荷艙和平臺(tái)艙本體坐標(biāo)系。在此基礎(chǔ)上，建立了載荷艙和平臺(tái)艙數(shù)學(xué)模型。針對(duì)雙體衛(wèi)星避碰的需求，建立載荷艙質(zhì)心和平臺(tái)艙質(zhì)心的相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)方程，并推導(dǎo)得到磁浮機(jī)構(gòu)線圈與磁鋼的相對(duì)位置動(dòng)力學(xué)模型，分析了兩艙質(zhì)心相對(duì)位置動(dòng)力學(xué)方程和磁浮機(jī)構(gòu)線圈與磁鋼的相對(duì)位置動(dòng)力學(xué)的相關(guān)關(guān)系，建立載荷艙姿態(tài)與兩艙相對(duì)位置位姿一體化動(dòng)力學(xué)方程。針對(duì)雙體衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)過程中
5、存在的最大角加速度和最大角速度約束，為了克服角加速度突變對(duì)穩(wěn)定性的影響，設(shè)計(jì)了一種角加速度連續(xù)的正弦角加速度曲線機(jī)動(dòng)路徑。并以設(shè)計(jì)的正弦機(jī)動(dòng)路徑為期望目標(biāo)，設(shè)計(jì)載荷艙和平臺(tái)艙姿態(tài)跟蹤PD控制律以及兩艙相對(duì)位置PD控制律。根據(jù)磁浮機(jī)構(gòu)構(gòu)型配置，設(shè)計(jì)基于偽逆的控制分配策略，建立磁浮機(jī)構(gòu)實(shí)際輸出力模型。為了進(jìn)一步提高兩艙相對(duì)位置控制精度，根據(jù)磁浮機(jī)構(gòu)線圈與磁鋼的相對(duì)位置動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)了基于指數(shù)趨近律的兩艙相對(duì)位置滑?？刂坡?。通過數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證了正弦角加速度曲線的動(dòng)態(tài)性能以及兩種相對(duì)位置控制方案的有效性。針對(duì)載荷艙輸入受限問題，設(shè)計(jì)了基于反正切函數(shù)的非線性反步姿態(tài)
6、控制器，通過控制增益的選取，可以預(yù)設(shè)控制力矩的上界。為了進(jìn)一步提升兩艙協(xié)同機(jī)動(dòng)能力，考慮兩艙相對(duì)位置與相對(duì)姿態(tài)的耦合，基于位姿一體化動(dòng)力學(xué)方程，設(shè)計(jì)了一種控制輸入受限條件下的自適應(yīng)滑模控制律。最后通過數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的控制器能夠使得雙體衛(wèi)星在輸入受限情況下能以較短的過渡時(shí)間到達(dá)期望姿態(tài)，完成快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)。關(guān)鍵詞：雙體衛(wèi)星；姿態(tài)機(jī)動(dòng)；相對(duì)位置控制；輸入受限-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractSpacescienceisoneofthehottopicsaboutnaturalscience.Therealizationofspacescie
7、ncemissionsrequirestheeffectivepayloadswhichareinstalledonthescientificsatellites.Thehighprecisionandhighstabilityofthepayloadareneededtogethighqualityspatialprobedata.Atpresent,energysystemsofsatellitesstillincludeflexiblecomponentssuchassolarpanels,whichcausethevibration,greatly
8、affectingtheaccuracyofthepayloads
