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《三轴充液航天器建模及姿态稳定控制》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、第49卷第1期南京航空航天大学学报Vol.49No.12017年2月JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsFeb.2017DOI:10.16356/j.1005-2615.2017.01.020三轴充液航天器建模及姿态稳定控制史星宇12齐瑞云(1.中国电子科技集团公司第二十八研究所,南京,210007;2.南京航空航天大学自动化学院,南京,210016)摘要:针对目前文献中采用的充液航天器模型多为二维平面模型,而实际中充液航天器在轨运行环境为三维环境的情况,对一
2、类贮箱关于航天器中心轴对称的三维面充液航天器进行了动力学建模与姿态控制研究,使其更具有实际意义。首先,根据航天器在轨运行的环境建立了参考坐标系,采用单摆模型等效液体燃料的晃动。在此基础上采用角动量守恒定律建立了充液航天器各个部分对其质心的惯性力矩,并将其与充液航天器动能方程推导得出的拉格朗日方程相结合,得出完整的动力学方程,完成了建模工作,并分析得出该欠驱动系统零动态不稳定的结论。最后,考虑航天器刚体部分常值转动惯量存在参数不精确,同时三轴力矩发生常值干扰的情况,设计了滑模控制器,保证了充液航天器在轨道坐标系上的姿态稳定。关键
3、词:航天器;液体燃料;三维面建模;滑模控制中图分类号:V448.22文献标志码:A文章编号:1005-2615(2017)01-0132-08ModelingandAttitudeControlforThree-AxisLiquid-FilledSpacecraft1,QIRuiyun2SHIXingyu(1.The28thResearchInsititute,ChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation,Nanjing,210007,China;2.CollegeofAutomatio
4、nEngineering,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing,210016,China)Abstract:Mostoftheresearchisbasedonthetwo-dimensionalmodelinsteadofconsideringtheactualsituationoforbitingspacevehicle.Inthispaper,thekineticequationsandtheslidingmodecontrolarestudiedtoes
5、tablishthemathematicalmodelofthethree-axisliquid-filledspacecraftinthethree-dimen-sionalsurfaceandguaranteetheattitudestability,whichmakesthemodelingandtheattitudecontrolstrategymorepractical.Firstofall,thecoordinatesystemsofactualflightenvironmentareestablished,and
6、thesinglependulummodelisequivalenttothesloshingofliquidfuel.Usingangularmomentumtheorem,theinertiamomentofspacecraftsystemwithrespecttothecenterofmasscanbecalculated.BasedonthetheoremandtheLagrangeequations,thewholedynamicequationsarederivedandthemodelisestablished.
7、Thereafter,itisconcludedthattheunder-actuatedsystemhasunstablezerody-namics.Finally,consideringtheparametererrorsofrotationalinertiaandthedisturbancemoment,aslidingmodeattitudecontrolmethodisdesigned,whichcanensuretheon-orbitstabilityofthethree-ax-isliquid-filledspa
8、cecraft.Keywords:spacecraft;liquidfuel;three-dimensionalmodeling;slidingmodecontrol随着航天事业的迅猛发展,不断提升运载能设计的必然需求。液体燃料燃烧时既能释放充足力、延长在轨时间以及提高机动性
