动静隔离、主从协同控制双超卫星平台设计.pdf

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1、第31卷2014年第5期上海AERoSPACE航天SHANGHAI7文章编号：1006—1630(2014)05一O007一05动静隔离、主从协同控制双超卫星平台设计张伟，赵艳彬，廖鹤，赵洪波(上海卫星工程研究所，上海200240)摘要：为满足先进航天器超高指向精度(优于101(。))和超高姿态稳定度(优于10“(。)／s)的需求，研究了一种“振源与栽荷动静空间隔离、控制主从协同”的卫星平台设计方法。采用八杆非接触磁浮机构实现振源与栽荷的动静空间隔离，消除平台微振动对载荷的干扰；采用载荷为主，平台为辅的协同控

2、制策略，合理有效弄13用“死区”间隙非线性，实现了卫星的“超精超稳”控制。仿真验证了平台的双超性能。该方法解决了传统设计中平台微振动导致载荷指向精度和稳定度难以提升的瓶颈问题。关键词：卫星平台；动静隔离；主从协同中图分类号：V448．2文献标志码：ADesignofanActive-QuietIsolatedandMaster_SlaVeCoordinationContro¨edDual—SuperSate¨itePlatfo珊ZHANGWei，ZHAOYan_bin，LIAOHe，ZHAOHong-bo(S

3、hanghaiInstituteofSateUiteEngineering，Shanghai200240，China)Abstract：Inordertomeettherequirementsoftheadvancedsatellite’sultrahighpointingprecision(betterthan10一4(。))andultrahighattitudestability(betterthan10—6(。)／s)，anewsatellitedesignmethodthatisolatedthed

4、isturbanceandpayloadinspaceandcontrolledmaster—slavecoordinationwasputforwardinthispaper．Theactive—quietisolatedwasrealizedbyeightnon—contactmaglevdevicesandtheplatform’sdisturbancetopayloadwaseliminated．Takingadvantageofcoordinationcontrolstrategythatpaylo

5、adactivelycontrolsandplatformservostrackingthepayload，andutilizingthedead—zonenon一1inergapeffectively，theultraprecisionandstablecontrolwasrealized．Thedual—superperformancewasverifiedbythesimulation．ThismethodsoIvedthebottleneckproblemthatmicrovibrationleadt

6、othepayload’spointingprecisionandstabilitywhichweredifficulttoimprovebytraditionaldesignway．Keywords：Satelliteplatform；Active—quietisolated；Master_slavecoordination0引言随着高分辨率对地观测、大比例尺立体测绘、激光通信、深空观测等未来先进航天器搭载的有效载荷越来越精密，对卫星平台提出了超高指向精度、超高稳定度(双超)的需求口‘5]。如未来1：500

7、0比例尺测绘卫星指向精度需求达到5×10-4(。)量级，姿态稳定度需求达到5×10-6(。)／s量级。但采用当前的卫星平台设计方法，指向精度仅为lo_3(。)量级，收稿日期：z014一08一14作者简介：张伟(1971一)，男，博士，研究员，中国宇航学会会员，国防科工局深空探测科学目标论证专家委员会、深空探测论证组成员，主要从事卫星总体技术和控制研究。姿态稳定度10．4(。)／s量级，已无法满足需求。因此，先进航天器的“超精超稳”控制已成为卫星平台有待突破的瓶颈。制约卫星平台超精超稳的主要因素是活动部件和挠性

8、部件引发的平台干扰[6]。活动部件如飞轮、制冷机、推力器等工作时产生的各频段随机扰动和振动，极大地影响了卫星平台指向精度和姿态稳定度，是引起载荷振动的主要原因。太阳帆板、大型展开天线等挠性部件不仅引发卫星平台的干扰，而且其低频模态也极大地限制了控制系统带宽，导致控制系统性能不能发挥。目前，针对卫星平台于扰，主要采用抑制与隔离两种方法。本文对一种振源与载荷动静空间隔离、控制主从协同”的双上海航天AER