基于STK的衛(wèi)星姿態(tài)控制仿真技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真是整個(gè)衛(wèi)星設(shè)計(jì)周期中重要的組成部分,對(duì)衛(wèi)星任務(wù)的完成起到了十分重要的作用。在其它分系統(tǒng)正常工作的條件下,資源衛(wèi)星能否準(zhǔn)確拍照、中繼衛(wèi)星能否進(jìn)行星間的鏈路通信、衛(wèi)星星座間的相對(duì)位置能否保持等,都是由衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)來保障的。姿態(tài)控制系統(tǒng)的控制效果實(shí)時(shí)在線顯示出來是當(dāng)前衛(wèi)星視景仿真系統(tǒng)中的重要內(nèi)容。本文針對(duì)三軸穩(wěn)定衛(wèi)星的姿態(tài)控制和實(shí)時(shí)顯示問題,進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。主要完成了以下幾方面的工作:
　　 建立了

2、衛(wèi)星姿態(tài)和軌道運(yùn)動(dòng)的模型。在衛(wèi)星的各種姿態(tài)描述中,基于四元素的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程具有避免Euler角的奇異問題并且簡(jiǎn)化了姿態(tài)矩陣運(yùn)算的優(yōu)點(diǎn),本文選用了基于四元素的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。本文所有的設(shè)計(jì)仿真都是在第三章建立的衛(wèi)星姿態(tài)軌道六自由度模型的基礎(chǔ)上完成的。
　　 針對(duì)執(zhí)行器為推力器的三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng),首先研究了推力器的安裝位置對(duì)控制的影響,建立了推力器組模型。安裝了備份推力器并在此基礎(chǔ)上使用狀態(tài)流圖進(jìn)行推力器失效策略的設(shè)計(jì)。接著設(shè)計(jì)了

3、PD姿態(tài)控制器和對(duì)地定向?qū)Ш侥K。通過大角度機(jī)動(dòng)對(duì)地定向和對(duì)慣性空間定向仿真的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了整個(gè)控制系統(tǒng)的正確性和魯棒性。
　　 針對(duì)反作用飛輪三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng),首先對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行了改動(dòng),增加了飛輪動(dòng)量模塊。接著研究了反作用飛輪的數(shù)學(xué)模型以及干擾與噪聲,建立了反作用飛輪的模型,分別設(shè)計(jì)了PID控制器和模糊控制器對(duì)小角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 最后在推力器控制系統(tǒng)和反作用飛輪控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了基于ST