敏捷小卫星姿态机动切换算法研究

随着空间技术的发展，要求小卫星具备更多的功能，对小卫星的敏捷性也相应提出了越来越高的要求。因此研制高精度、高稳定度的快速机动小卫星是当前一个重要的研究方向之一。纵观国外卫星的发展，大型卫星控制系统通常采用的执行机构是单框架控制力矩陀螺(SGCMG)。单框架控制力矩陀螺 （SGCMG）系统从性能上优于传统的飞轮系统，是敏捷小卫星首选的执行机构，但存在奇异问题，尤其是小卫星上应用，奇异问题更加突出。因此单框架控制力矩陀螺系统理论研究工作主要集中在如何避免奇异的研究上。针对控制力矩陀螺在小卫星应用开展研究，为控制力矩陀螺工程应用提供依据。利用刚体小卫星作为研究对象，提出了切换控制算法对小卫星机动进行控制，并对控制力矩陀螺的力矩进行合理调节，避免饱和奇异。利用添加零运动的伪逆操纵律对SGCMGs进行操控。仿真结果表明，小卫星俯仰轴14s内机动45°，平均速度达到3.2°/s。证明这种切换算法满足小卫星敏捷性需要。

Research of Switch Arithmetic for quick small satellite Attitude Maneuver

By taking aim at the application of Single Gimbal Control Moment Gyroscope(SGCMG) to quick small satellites,a switch control algorithm was presented to control the maneuver of small satellite.The small satellite with rigid bodies was used as a model,and the switch control for toques of small satellite with SGCMG was adjusted to avoid saturation singularity.SGCMG was controlled by pseudo-inverse steer law with zero-motion.The simulations show that the small satellite is capable of large angle maneuver with rotation of 45° at 14 s and average rate of 3.2 °/s.It proves that this switch algorithm can meet requirement for quick small satellite.