重复控制在卫星转动部件动量补偿中的应用

针对卫星转动部件周期运动对姿态控制精确度产生的不利影响,通过补偿飞轮来抵消转动部件运动所引入的干扰.利用重复控制能够高精确度地完成周期信号跟踪或抑制周期性扰动的优点,在原有PID控制器基础上引入重复控制来提高补偿飞轮的角位置跟踪精确度.同时重复控制还可以抑制转动部件摩擦力矩引起的跟踪误差,进一步改善补偿系统的补偿效果.给出有效载荷的运动特性并依据Karnopp摩擦模型进行摩擦力矩分析.仿真部分给出补偿方案的仿真验证,仿真结果表明引入重复控制对补偿精确度的提高有很大贡献,能够抵消99％的角动量干扰.     

星载角动量补偿系统的高/低权控制

为了利用补偿飞轮来抑制卫星转动部件引入的角动量干扰问题,在分析补偿原理的基础上设计一个工程上易于实现的双闭环控制器．该控制器利用编码器角速度信号及其积分信号构成高/低权复合控制．指出现有补偿飞轮应用中的问题及改进措施,同时提出根据有效载荷运动特性和卫星姿态控制精度要求设计补偿飞轮参数的准则．仿真计算部分给出有效载荷各个运动模式下残余角动量的仿真曲线,结果表明所提出的补偿系统能补偿掉97％以上的干扰．本文的控制策略满足系统要求,提高了补偿系统响应速度、减小稳态误差．     

具有大型天线的卫星姿态大角度机动解耦控制

为了解决卫星-天线系统的耦合动力学问题,利用一种三自由度驱动与测量机构连接天线臂与卫星平台并控制天线指向.通过该机构在卫星姿态控制系统中引入前馈控制来补偿反作用力矩,从而实现卫星平台与天线之间的解耦控制.在卫星姿态大角度机动条件下建立带有解耦机构的卫星-天线系统动力学模型.以该模型为基础设计姿态大角度机动的控制方案并进行仿真验证.仿真结果表明解耦控制方法将卫星姿态稳定度提高了两个数量级.解耦控制方法能大幅增加天线振动的阻尼,有效提高卫星稳定度.     

带双轴太阳帆板驱动器的卫星建模与姿态控制

针对具有双轴太阳帆板驱动器的卫星,建立了卫星动力学模型。应用反馈线性化原理结合经典PD控制方法设计了卫星姿态机动和太阳帆板旋转的非线性反馈控制律,并采用卫星本体与太阳帆板分步连续机动的策略进行仿真。Matlab软件对卫星滚转通道的姿态机动控制和俯仰通道与偏航通道的姿态稳定控制的数学仿真说明了所提出控制律的有效性。结果表明太阳帆板双轴驱动器有效抑制了帆板挠性振动,有利于提高卫星姿态角和角速度的稳定性。