带双轴太阳帆板驱动器的卫星建模与姿态控制

针对具有双轴太阳帆板驱动器的卫星,建立了卫星动力学模型。应用反馈线性化原理结合经典PD控制方法设计了卫星姿态机动和太阳帆板旋转的非线性反馈控制律,并采用卫星本体与太阳帆板分步连续机动的策略进行仿真。Matlab软件对卫星滚转通道的姿态机动控制和俯仰通道与偏航通道的姿态稳定控制的数学仿真说明了所提出控制律的有效性。结果表明太阳帆板双轴驱动器有效抑制了帆板挠性振动,有利于提高卫星姿态角和角速度的稳定性。

星载大型空间天线的一种解耦控制方法

针对星载大型空间可展开天线与卫星平台之间的动力学耦合问题提出一种三自由度驱动与测量机构用于连接天线臂与卫星平台。该机构以驱动电机来控制天线臂转动,通过角度传感器对天线臂转角的测量来实现反馈控制,同时在卫星姿态控制系统中引入前馈控制进行反作用力矩补偿,实现卫星平台与天线之间的解耦控制、抑制天线的振动、提高卫星姿态控制系统的性能。通过姿态稳定状态下卫星-天线系统解耦动力学模型的建立、控制系统的设计、姿态控制的仿真分析,表明解耦机构能大幅增加天线振动的阻尼,有效提高卫星稳定性和天线指向精度。

星载角动量补偿系统的高/低权控制

为了利用补偿飞轮来抑制卫星转动部件引入的角动量干扰问题,在分析补偿原理的基础上设计一个工程上易于实现的双闭环控制器.该控制器利用编码器角速度信号及其积分信号构成高/低权复合控制.指出现有补偿飞轮应用中的问题及改进措施,同时提出根据有效载荷运动特性和卫星姿态控制精度要求设计补偿飞轮参数的准则.仿真计算部分给出有效载荷各个运动模式下残余角动量的仿真曲线,结果表明所提出的补偿系统能补偿掉97%以上的干扰.本文的控制策略满足系统要求,提高了补偿系统响应速度、减小稳态误差.

具有大型天线的卫星姿态大角度机动解耦控制

为了解决卫星-天线系统的耦合动力学问题,利用一种三自由度驱动与测量机构连接天线臂与卫星平台并控制天线指向.通过该机构在卫星姿态控制系统中引入前馈控制来补偿反作用力矩,从而实现卫星平台与天线之间的解耦控制.在卫星姿态大角度机动条件下建立带有解耦机构的卫星-天线系统动力学模型.以该模型为基础设计姿态大角度机动的控制方案并进行仿真验证.仿真结果表明解耦控制方法将卫星姿态稳定度提高了两个数量级.解耦控制方法能大幅增加天线振动的阻尼,有效提高卫星稳定度.

重复控制在卫星转动部件动量补偿中的应用

针对卫星转动部件周期运动对姿态控制精确度产生的不利影响,通过补偿飞轮来抵消转动部件运动所引入的干扰。利用重复控制能够高精确度地完成周期信号跟踪或抑制周期性扰动的优点,在原有PID控制器基础上引入重复控制来提高补偿飞轮的角位置跟踪精确度。同时重复控制还可以抑制转动部件摩擦力矩引起的跟踪误差,进一步改善补偿系统的补偿效果。给出有效载荷的运动特性并依据Karnopp摩擦模型进行摩擦力矩分析。仿真部分给出补偿方案的仿真验证,仿真结果表明引入重复控制对补偿精确度的提高有很大贡献,能够抵消99%的角动量干扰。

空间站转位机构捕获连接特性测试方案及实施

针对中国空间站转位机构转臂捕获基座时的多环节误差,采用捕获偏差等效方法,研制串联式六自由度力随动试验平台,模拟转臂与基座之间的位姿偏差和载荷,进行转位机构捕获连接特性测试。在一定初始位姿偏差下对转臂与基座的捕获特性进行测试;在转臂与基座连接过程中加载六维力,对转臂与基座之间的连接能力进行测试。对转位机构产品在试验系统测试所得特性和测试系统等效性进行了分析,结果表明:测试系统能够正确反映产品特性,解决了捕获初始偏差设定和连接面载荷随动加载的测试问题,可为各种对接机构工程化测试与分析提供参考。

一种空间对接机构的简化建模方法及其在实验舱侧向再对接中的应用

针对异体同构周边内翻式对接机构,从详细的传动原理及工程实践两方面说明可以建立简化的对接机构缓冲系统模型,既不损失对接机构性能特点,且简化了模型实现和计算。基于此,建立转位机构辅助实验舱侧向再对接仿真模型,给出仿真结果,并与试验结果进行对比,对比的数值和趋势一致性较好,运动量的误差值小于10%,模型仿真结果可以作为空间站侧向再对接流程设计的依据。这种简化的对接机构模型也可以用于机械臂辅助再对接动力学过程建模。

空间站天和核心舱八院发射场产品保证方法研究

空间站是我国航天强国建设最重要的标志,天和核心舱飞行任务又是空间站建造阶段的首战,是空间站任务承上启下、顺利实施的关键之战,是2021年中国航天最重要的任务。八院面向天和核心舱发射场的工作,采取有效的发射场产品保证方法,通过精准策划、精心准备、事先推演、事前“四查”、过程“两比双想”、结果确认,确保了发射场八院产品操作、测试风险得到控制,产品状态受控、满足任务要求,质量问题为零,顺利完成了发射场工作,保障了型号任务的圆满成功。