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《低軌立方體衛(wèi)星姿態(tài)控制研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第39卷第2期南京理工大學學報Vo1．39No．22015年4月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyADr．2015低軌立方體衛(wèi)星姿態(tài)控制研究陸正亮，張翔，WesamMohammed，廖文和(南京理工大學機械工程學院，江蘇南京210094)摘要：針對軌道高度低于300km的立方體衛(wèi)星的姿態(tài)控制問題，設計了基于主動磁控制的姿態(tài)控制方案，并根據(jù)其氣動外形建立了氣動力矩模型，重點研究了質心與形心的相對位置對姿態(tài)控制的干擾。仿真結果表明，質心與形心的相對位置對低軌立方體衛(wèi)星的
2、姿態(tài)控制精度影響很大，且軌道越低影響越明顯。該結論對立方體衛(wèi)星或類似外形的微小衛(wèi)星的結構設計及布局有指導意義。關鍵詞：低軌；立方體衛(wèi)星；姿態(tài)控制；氣動力矩；質心中圖分類號：V412．4文章編號：1005—9830(2015)02—0127—06DoI：10．14177／j．cnki．32—1397n．2015．39．02．001Studyonlow-orbitCubeSatattitudecontrolLuZhengliang，ZhangXiang，WesamMohammed，LiaoWenhe(SchoolofMechani
3、calEngineering，NUST，Nanjing210094，China)Abstract：Anattitudecontrolschemewiththeactivemagnetictorqueisdesignedforthelow·orbitCubeSats(Orbitaltitudelowerthan300km)．Bymodelingtheatmosphericdrag，thedisturbancecausedbytherelativepositionbetweenthecentreofmassandcentroido
4、fthesatelliteisstudied．Simulationresultsshowthattherelativepositionhasgreatinfluenceonthepointingaccuracyoflow-orbitCubeSats，andthelowerthealtitude，thegreatertheaffect．TheconclusioninthispaperisinstructiveandmeaningfultothestructuredesignforCubeSatsorothermicro·sate
5、lliteswithsimilarappearances·Keywords：low-orbit；CubeSat；attitudecontrol；atmosphericdrag；centreofmass收稿日期：2014—01—07修回日期：2014—03—27基金項目：南京理工大學自主科研項目(30920130112001)；歐盟第七框架QB50項目作者簡介：陸正亮(1990一)，男，博士生，主要研究方向：微小衛(wèi)星姿態(tài)控制，E—mail：112010115@njust．edu．ca；通訊作者：張翔(1973一)，男，博士，副教
6、授，主要研究方向：微小衛(wèi)星總體技術。E．mail：zhxiang2002@126．tom。引文格式：陸正亮，張翔，WesamMohammed，等．低軌立方體衛(wèi)星姿態(tài)控制研究[J]．南京理工大學學報，2015，39(2)：127—132．投稿網(wǎng)址：http：／／zrxuebao．njust．edu．cn128南京理工大學學報第39卷第2期立方體衛(wèi)星(CubeSat)，即質量為1kg、體積1．2姿態(tài)動力學模型為10cmx10cmx10cm的正立方體星，由加州理帶動量裝置的衛(wèi)星姿態(tài)動力學方程的一般工大學和斯坦福大學于1999年定義并
7、制定該型式為衛(wèi)星的設計制造標準。由于這種納型衛(wèi)星易于實J+∞×(J∞+^)=-h+T(1)現(xiàn)模塊化，成本低，研制周期短，近年來成為全球式中：衛(wèi)星的轉動慣量陣為J；動量輪的角動量在各科研院校的研究熱點之一¨’。本體坐標系的分量為h；∞為衛(wèi)星絕對角速度在姿態(tài)控制系統(tǒng)設計是衛(wèi)星研制的關鍵技術之本體系下的表達；T為星體所受力矩，包括控制力一。針對微小衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)，國內外學者開矩和環(huán)境干擾力矩。展的研究主要集中在姿態(tài)測量與控制算法上，本文忽略其他干擾力矩的影響只研究氣動力對空間環(huán)境力矩研究較少且缺乏現(xiàn)實指導意矩對姿態(tài)控制精度的影響
8、。若在衛(wèi)星俯仰軸方向義。對于低軌立方體衛(wèi)星來說，氣動力矩是影安裝指向軌道負法向的偏置動量輪，即h=h：=響其姿態(tài)控制精度甚至決定其姿態(tài)穩(wěn)定與否的最0，h=一h。同時考慮衛(wèi)星在三軸穩(wěn)定控制時偏航主要的環(huán)境力矩。通常在氣動力矩的建模時都忽軸和滾動軸運動已為小量，衛(wèi)星本體系與軌道參
