资源描述：
《挠性多体卫星姿态动力学与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、ISSN1000-0054清华大学学报(自然科学版)2005年第45卷第11期17/36CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2005,Vol.45,No.111506-1509挠性多体卫星姿态动力学与控制程磊,王天舒,李俊峰(清华大学航天航空学院,北京100084)摘要:三轴稳定卫星挠性附件的弹性振动和刚性部件的和弹性振动与卫星的姿态运动相互影响,构成耦合转动与卫星的姿态运动构成耦合的强非线性系统,因此须设的强非线性系统,增加了动力学分析和控制的难度。计有效的控制律。该文
2、研究了采用反作用飞轮作为执行机对于采用动量轮进行三轴稳定姿态控制的挠性构、带有柔性附件和刚性转动部件的整星零动量三轴稳定卫卫星,其动力学方程中含有卫星姿态角速度与飞星的姿态解耦控制问题。导出了卫星的多体系统动力学方轮角动量h的耦合项×h以及帆板振动与卫星姿程,并给出了部分线性化的形式。进一步利用反馈线性化方态运动的耦合项。在卫星姿态控制系统设计中,文法将非线性耦合系统解耦,然后对线性化的系统模型进行状[1,2]代表了通常的做法,即对×h做一些简化,忽态反馈解耦和极点配置。数值仿真结果表明,该文所设计
3、的略飞轮角动量的变化,认为飞轮轴向转动惯量远小控制方法具有很高的姿态控制精度和稳定度。于卫星各轴主惯量,并忽略卫星惯量矩阵的非对角关键词:挠性多体卫星;姿态控制;反馈线性化项,或建立与惯量主轴重合的卫星本体系,使俯仰通中图分类号:V448.22文献标识码:A道与滚动偏航通道解耦。这些简化和假设,使卫星文章编号:1000-0054(2005)11-1506-04姿态控制精度受到一定的影响。文[3,4]分别针对卫星偏置飞行和机动飞行状态的姿态控制问题利用反Attitudedynamicsandcontrolo
4、fa馈线性化的方法将系统解耦后进行控制系统设计,flexiblemulti-bodysatellite得到了令人满意的结果。CHENGLei,WANGTianshu,LIJunfeng在控制中引入动力学方程所包含的非线性耦合(SchoolofAerospace,TsinghuaUniversity,项,将系统动力学模型线性化,然后设计线性化系统Beijing100084,China)的控制器。这种方法有助于消除姿态角速度的耦合、Abstract:Veryaccuratecontrolsystemsaren
5、eededtocontrolthe飞轮角动量变化和帆板振动对姿态控制精度的影structuralvibrationsandtherigidbodyrotationofathree-axis响,比传统的三轴解耦控制具有更多的优点。stabilizedsatellitewhicharecoupledtothesatelliteattitudemovements.Thispaperanalyzesattitudedecouplingcontrolofa1卫星姿态动力学方程three-axisstabilized
6、satelliteinazero-momentumstatewithreactionwheels.Thenon-lineardynamicequationsforthemulti-body1.1卫星姿态动力学模型satellitesystemwerelinearizedwiththefeedbacklinearization对于采用反作用飞轮作为执行机构的整星零动methodusedtodecouplethenonlinearsystemintoalinearized量卫星,设其带有单翼太阳能帆板和若干刚
7、性转动controlsystem.Astatefeedbackdecouplinglawandapoleassignmentlawwerethendesignedforthelinearizedcontrolmodel.附件(扫描镜等),以整星质心为原点建立卫星本体Numericalsimulationresultsshowthatthemethodisprecisewith坐标系,假定附件转动和挠性振动引起的系统质心highlystableattitudecontrol.位移、卫星本体的转速、附件的转速
8、和弹性变形位移Keywords:flexiblemulti-bodysatellite;attitudecontrol;feedback均为小量,基于动量矩法和集中参数法(文[1,5])推linearization导的姿态动力学模型包括如下方程。现代通信、遥感等应用卫星往往都带有太阳能帆板等挠性体,其弹性振动直接引起卫星主体的姿收稿日期:2004-10-18态振荡;很多遥感、侦察卫星还带有相机、扫描镜等基金项目:国家自然科学基
