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Error analysis and a new steering law design for spacecraft control system using SGCMGs 被引量:7
1
作者 Jin Jin Jing-Rui Zhang Zao-Zhen Liu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第5期803-808,共6页
Based on the singular value decomposition theory,this paper analyzed the mechanism of escaping/avoiding singularity using generalized and weighted singularity-robust steering laws for a spacecraft that uses single gim... Based on the singular value decomposition theory,this paper analyzed the mechanism of escaping/avoiding singularity using generalized and weighted singularity-robust steering laws for a spacecraft that uses single gimbal control moment gyros (SGCMGs) as the actuator for the attitude control system.The expression of output-torque error is given at the point of singularity,proving the incompatible relationship between the gimbal rate and the output-torque error.The method of establishing a balance between the gimbal rate and the output-torque error is discussed,and a new steering law is designed.Simulation results show that the proposed steering law can effectively drive SGCMGs to escape away from singularities. 展开更多
关键词 single gimbal control moment gyros (sgcmgs) Attitude control Singularity analysis Steering law
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SGCMGs驱动的挠性航天器有限时间自适应鲁棒控制 被引量:6
2
作者 王璐 郭毓 吴益飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期641-651,共11页
针对挠性航天器系统中同时存在单框架控制力矩陀螺群(Single gimbaled control moment gyroscopes,SGCMGs)摩擦非线性、电磁干扰力矩、惯量摄动以及外部干扰等问题,提出了一种有限时间自适应鲁棒控制(Finite-time adaptive robust contr... 针对挠性航天器系统中同时存在单框架控制力矩陀螺群(Single gimbaled control moment gyroscopes,SGCMGs)摩擦非线性、电磁干扰力矩、惯量摄动以及外部干扰等问题,提出了一种有限时间自适应鲁棒控制(Finite-time adaptive robust control,FTARC)方法.针对系统中存在未知参数的情况,分别设计自适应更新律,使得控制器的设计不依赖参数信息,同时减小外部干扰对系统的不利影响.应用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统姿态角误差和姿态角速度误差可在有限时间内收敛到原点附近的邻域内.仿真结果表明,所提控制律可实现挠性航天器姿态快速机动,并获得甚高指向精度. 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺群 挠性航天器 有限时间自适应鲁棒控制 不确定性
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悬臂式SGCMG的高速转子的径向振动特性研究 被引量:2
3
作者 罗睿智 虎刚 王全武 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期200-204,共5页
悬臂式单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的高速转子在运行过程中将会激发复杂的微幅高频振动,迄今对SGCMG的这种振动特性的认识既不准确也不完整。首先,在线性假设的基础上分析了径向振动的来源——静动不平衡量所产生的离心力和力偶以及预紧... 悬臂式单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的高速转子在运行过程中将会激发复杂的微幅高频振动,迄今对SGCMG的这种振动特性的认识既不准确也不完整。首先,在线性假设的基础上分析了径向振动的来源——静动不平衡量所产生的离心力和力偶以及预紧轴承滚动面的几何误差产生的预紧力的波动;其次,在结构的基础上利用分析力学的方法得到了悬臂式高速转子的径向振动模型——相互耦合的二阶常微分方程组;最后,通过数值仿真和测试结果的对比验证了分析的合理性和模型的有效性。 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺 高速转子 动力学建模 高频振动 single gimbal control MOMENT gyroscope (sgcmg )
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一种变鲁棒系数的SGCMGs伪逆操纵律 被引量:1
4
作者 王璐 郭毓 郭健 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期102-109,共8页
针对五棱锥单框架控制力矩陀螺群(Single gimbaled control moment gyroscopes,SGCMGs)中存在的奇异问题,建立五棱锥构型SGCMGs系统动力学模型,基于双曲正弦函数和分段函数设计鲁棒系数,改进鲁棒伪逆操纵律,使SGCMGs系统在处于奇异状态... 针对五棱锥单框架控制力矩陀螺群(Single gimbaled control moment gyroscopes,SGCMGs)中存在的奇异问题,建立五棱锥构型SGCMGs系统动力学模型,基于双曲正弦函数和分段函数设计鲁棒系数,改进鲁棒伪逆操纵律,使SGCMGs系统在处于奇异状态时,保证框架角速度不为零,从而逃离奇异;在接近奇异状态时迅速避开奇异,在远离奇异状态时更精确地输出期望力矩。通过SGCMGs不同类型力矩输出和挠性航天器大角度姿态机动控制的仿真结果表明,所提SGCMGs操纵律既能够较好地规避奇异状态,又能在远离奇异时精确地输出期望力矩。 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺群 操纵律 鲁棒系数 奇异 力矩误差 挠性航天器 姿态机动
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一种用于SGCMG奇异规避的CVP轨迹规划
5
作者 刘畅 王昊 +1 位作者 杨帆 金仲和 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第4期7-14,共8页
采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为执行机构的小型敏捷卫星在姿态机动过程中存在着奇异问题。本文从SGCMG姿态控制系统整体出发,将奇异问题转化为状态约束的动态控制问题,基于控制变量参数化(CVP)方法,设计了一种用于SGCMG奇异规避的... 采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为执行机构的小型敏捷卫星在姿态机动过程中存在着奇异问题。本文从SGCMG姿态控制系统整体出发,将奇异问题转化为状态约束的动态控制问题,基于控制变量参数化(CVP)方法,设计了一种用于SGCMG奇异规避的轨迹规划。该算法在实现小型敏捷卫星大角度姿态机动过程无奇异的基础上,将SGCMG框架角转速的最优轨迹通过CVP方法进行分段线性规划。这种规划策略对框架伺服系统的算法设计无复杂要求,仅需要简单的加减速控制,从而节约了星上资源。在轨迹规划实现过程中,考虑了工程实际中的约束条件,可以按照姿态机动任务要求规划出一条综合考虑能量资源和目标精度的最优轨迹。仿真结果表明:该算法实现了姿态参数轨迹和星体角速度轨迹的平缓变化,目标误差在1×10^(-3)量级,星体在机动过程中运行稳定,SGCMG不会出现奇异现象。 展开更多
关键词 敏捷卫星 单框架控制力矩陀螺 控制变量参数化 轨迹规划 姿态控制
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使用SGCMGs航天器滑模姿态容错控制 被引量:5
6
作者 张福桢 金磊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期806-813,共8页
基于滑模控制与自适应理论,对使用单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)的刚性航天器的被动姿态容错控制问题进行了研究。首先建立了含有陀螺框架转速故障的系统数学模型。然后将框架转速直接作为控制量并应用滑模控制理论设计了容错控制器,同... 基于滑模控制与自适应理论,对使用单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)的刚性航天器的被动姿态容错控制问题进行了研究。首先建立了含有陀螺框架转速故障的系统数学模型。然后将框架转速直接作为控制量并应用滑模控制理论设计了容错控制器,同时控制器中还设计了自适应律对故障信息和干扰进行估计。由此,可在故障和干扰的先验信息未知的情况下,实现对航天器无故障和有故障情况下的姿态稳定控制,且具有较强的鲁棒性。最后,对2种构型单框架控制力矩陀螺群的不同故障模式进行数学仿真,验证了该控制方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 航天器 单框架控制力矩陀螺群(sgcmgs) 容错控制 滑模控制 自适应控制
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采用滑模观测器的SGCMG框架伺服系统研究 被引量:1
7
作者 于跃 戴路 +3 位作者 陈茂胜 孔令波 王超群 胡冰 《电子测量技术》 2019年第4期30-36,共7页
针对框架伺服系统中应用的传统机械式角度测量传感器存在增加系统尺寸、重量和成本以及安装传感器会引起系统误差和降低系统可靠性等问题,基于TMS320F28335主控制器和A3PE3000从控制器设计硬件电路进行电信号采集和运算,并提出滑模观测... 针对框架伺服系统中应用的传统机械式角度测量传感器存在增加系统尺寸、重量和成本以及安装传感器会引起系统误差和降低系统可靠性等问题,基于TMS320F28335主控制器和A3PE3000从控制器设计硬件电路进行电信号采集和运算,并提出滑模观测器进行角度估算以替代机械式传感器,角度估算依据硬件电路测得电机绕组中有关精确的电信号,采用建立滑模观测器和基于锁相环算法实现转子位置和速度估算。在Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,通过滑模观测器估计得到的位置值和速度值在系统运行0.2 s后能够稳定的跟踪上实际值。 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺 伺服系统 永磁同步电机 数学建模 滑模观测器 硬件设计
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一种SGCMG系统奇异逃离方法 被引量:6
8
作者 刘德庆 吴敬玉 操宏磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1001-1005,共5页
单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统进入奇异后无法提供准确的三轴指令力矩,通过奇异机理分析,设计了一种奇异逃离方案。首先构造新的动态坐标系,在系统进入奇异后,将控制坐标系切换到新的坐标系下,在新的坐标系上放弃一个维度的控制,将系... 单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统进入奇异后无法提供准确的三轴指令力矩,通过奇异机理分析,设计了一种奇异逃离方案。首先构造新的动态坐标系,在系统进入奇异后,将控制坐标系切换到新的坐标系下,在新的坐标系上放弃一个维度的控制,将系统考虑为平面内的SGCMG冗余控制系统,然后在平面内采用二维零运动使得系统快速逃离奇异状态,当SGCMG系统逃离奇异状态后,再重新接入三维度的控制。仿真结果表明,提出的方法具有很好的奇异逃避效果。 展开更多
关键词 航天器 单框架控制力矩陀螺(sgcmg) 姿态控制 奇异逃离
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An improved constrained steering law for SGCMGs with DPC 被引量:1
9
作者 Lei Jin Shijie Xu Department of Guidance, Navigation and Control,School of Astronautics, Beihang University, 100191 Beijing, China 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第5期713-720,共8页
An improved constrained (IC) steering law for single gimbal control moment gyros (SGCMGs) with deformed pyramid configuration (DPC) is proposed, First of all, the original system with five pyramid configuration ... An improved constrained (IC) steering law for single gimbal control moment gyros (SGCMGs) with deformed pyramid configuration (DPC) is proposed, First of all, the original system with five pyramid configuration (FPC) whose two adjacent gyros are in failure state is reconfigured as a degraded system with DPC. Then, the singular angular momentum hypersurfaces of the original and the degraded systems are plotted via the singular angular momentum equa- tion of SGCMGs. Based on singular surfaces, the differences between FPC and DPC in singularity and momentum envelope are obtained directly, which provide an important reference for steering law design of DPC. Finally, an IC steering law is designed and applied to DPC. The simulation results demonstrate that the IC steering law has advantages in simplicity of calculation, avoidance of singularity and exactness of output torque, which endow the degraded system with fine controllability in a restricted workspace. 展开更多
关键词 single gimbal control moment gyros (sgcmgs) - Deformed pyramid configuration (DPC) Failure Singularity - Steering law
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一种基于SGCMG的欠驱动姿态控制方法 被引量:1
10
作者 刘美师 吴敬玉 +2 位作者 王文妍 杨盛庆 谢任远 《上海航天》 CSCD 2018年第1期48-53,共6页
针对以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的卫星,提出分步设计控制律和操纵律来实现欠驱动姿态控制。用两个SGCMG进行三轴控制时,将控制系统分解为控制律设计和操纵律设计两部分,来实现角速度稳定和姿态角稳定。通过卫星姿态动力学... 针对以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的卫星,提出分步设计控制律和操纵律来实现欠驱动姿态控制。用两个SGCMG进行三轴控制时,将控制系统分解为控制律设计和操纵律设计两部分,来实现角速度稳定和姿态角稳定。通过卫星姿态动力学方程和运动学方程,分别设计状态反馈控制器和反步法控制器;再进行SGCMG的操纵律设计。结合所设计的控制律和操纵律,能够实现基于SGCMG的欠驱动卫星姿态控制,数学仿真验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 欠驱动 姿态控制 单框架控制力矩陀螺(sgcmg) 微分方程 反步法 状态反馈 控制律 操纵律
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基于terminal滑模控制的小卫星机动方法 被引量:8
11
作者 常琳 金光 +1 位作者 范国伟 徐开 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期485-496,共12页
采用terminal滑模控制方法研究了以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的小卫星的姿态机动控制。首先,基于修正罗德里格斯(MRP)参数建立了小卫星数学模型,以terminal滑模控制方法进行控制力矩规划。然后,采用SGCMGs作为小卫星执行机构... 采用terminal滑模控制方法研究了以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为执行机构的小卫星的姿态机动控制。首先,基于修正罗德里格斯(MRP)参数建立了小卫星数学模型,以terminal滑模控制方法进行控制力矩规划。然后,采用SGCMGs作为小卫星执行机构,以非对角奇异鲁棒操纵律跟踪terminal滑模控制产生的期望力矩;通过仿真分析归纳出terminal滑模控制设计参数的变化规律和选取原则。最后,利用小卫星三轴气浮转台实验验证termianl滑模控制方法的实用性。实验显示:根据参数选取原则设定的参数进行小卫星机动稳定实验得到的姿态角和姿态角速度控制精度和稳态误差分别小于0.1°和0.01(°)/s,满足三轴气浮转台最佳控制精度。结果表明terminal滑模控制方法在小卫星机动稳定任务中具有很高的控制精度和稳定度,能够为小卫星成像任务稳定执行提供良好的基础。 展开更多
关键词 小卫星机动稳定 TERMINAL滑模控制 单框架控制力矩陀螺(sgcmg) 气浮转台
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快速机动小卫星执行机构研究 被引量:9
12
作者 谷松 贾继强 金光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1540-1545,共6页
为了验证采用控制力矩陀螺作为小卫星的姿态控制执行部件,大幅提升小卫星机动能力的可行性,根据控制力矩陀螺的工作原理,设计了控制力矩陀螺原理样机,并利用单轴气浮转台进行了控制力矩陀螺半物理仿真实验。实验结果表明,控制力矩陀螺... 为了验证采用控制力矩陀螺作为小卫星的姿态控制执行部件,大幅提升小卫星机动能力的可行性,根据控制力矩陀螺的工作原理,设计了控制力矩陀螺原理样机,并利用单轴气浮转台进行了控制力矩陀螺半物理仿真实验。实验结果表明,控制力矩陀螺作为小卫星执行机构,可使小卫星在8 s内机动20°,机动速度可达2.5°/s,实现了在短时间内完成小卫星大角度快速机动和入轨后快速定姿,为控制力矩陀螺在小卫星上的实际工程应用提供了依据。 展开更多
关键词 小卫星 单框架力矩陀螺 快速机动 姿态控制
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敏捷小卫星姿态机动切换算法 被引量:15
13
作者 徐开 金光 +1 位作者 陈娟 陈长青 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1528-1532,共5页
以刚体小卫星作为研究对象,提出了一种切换控制算法对小卫星机动进行控制,并对控制力矩陀螺的力矩进行合理调节以避免饱和奇异。描述了敏捷小卫星模型,介绍了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的框架组成,讨论了小卫星切换控制并法。利用添加... 以刚体小卫星作为研究对象,提出了一种切换控制算法对小卫星机动进行控制,并对控制力矩陀螺的力矩进行合理调节以避免饱和奇异。描述了敏捷小卫星模型,介绍了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的框架组成,讨论了小卫星切换控制并法。利用添加零运动的伪逆操纵律对单框架控制力矩陀螺系统进行操控,仿真结果指出,小卫星俯仰轴在14 s内机动45°,平均速度可达3.2°/s。结果表明这种切换算法可满足小卫星敏捷性需要。 展开更多
关键词 敏捷小卫星 姿态机动 切换算法 单框架控制力矩陀螺
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单框架控制力矩陀螺转子动不平衡对遥感卫星成像的影响 被引量:12
14
作者 杨秀彬 常琳 金光 《中国光学》 EI CAS 2012年第4期358-365,共8页
分析了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)转子在高速旋转时产生的动不平衡干扰力矩引起的星体颤振角和颤振角速度对TDI CCD相机成像的影响。通过坐标变换将转子坐标系下的干扰力矩转换至星体坐标系下的干扰力矩,将卫星姿态动力学方程计算出干... 分析了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)转子在高速旋转时产生的动不平衡干扰力矩引起的星体颤振角和颤振角速度对TDI CCD相机成像的影响。通过坐标变换将转子坐标系下的干扰力矩转换至星体坐标系下的干扰力矩,将卫星姿态动力学方程计算出干扰力矩引起的星体颤振角位移和颤振角速度代入TDI CCD相机成像像移补偿模型;利用TDICCD相机像点与物点对应模型的仿真系统仿真了陀螺转子在不同转速下引起星体颤振角位移和角速度对相机成像的影响;最后,利用图像对比度和互相关相似性测度分析仿真成像质量。仿真显示:SGCMG转子在转速为3 000 r/min时,横向调制传递函数为0.997,图像互相关相似性测度为0.996 1;转速为6 000 r/min时,横向调制传递函数为0.928 3,图像互相关相似性测度为0.974 8。结果表明:SGCMG转子在高速旋转过程中引起的星体颤振角位移和角速度严重影响了TDI CCD相机的成像质量,应依据颤振的影响对SGCMG实施减震措施。 展开更多
关键词 遥感卫星 单框架控制力矩陀螺 转子 动不平衡 颤振 像质
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具有单框架控制力矩陀螺航天器的建模及可控性分析 被引量:2
15
作者 张佳为 马克茂 孟桂芝 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期761-766,共6页
针对具有单框架控制力矩陀螺的航天器姿态控制问题,将航天器与控制力矩陀螺看作整体系统,应用Lagrangian方程与Hamiltonian方程建立系统在重力场中的数学模型。在考虑航天器短时间内大角度机动前提下,将系统在Lagrangian形式下的状态方... 针对具有单框架控制力矩陀螺的航天器姿态控制问题,将航天器与控制力矩陀螺看作整体系统,应用Lagrangian方程与Hamiltonian方程建立系统在重力场中的数学模型。在考虑航天器短时间内大角度机动前提下,将系统在Lagrangian形式下的状态方程简化成仿射非线性形式,以控制力矩陀螺框架角速度为输入变量,回避控制力矩陀螺在奇异情况下对系统的影响。随后应用系统Hamiltonian形式的保体积性与非线性系统可控性定理证明该系统可控,且系统可控性不受单框架控制力矩陀螺群个数、构型、奇异问题的影响。系统在重力场中的数学模型与可控性结论为以后进一步研究航天器姿态控制方法,航天器系统稳定性问题提供了理论依据。 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺 奇异 Hamiltonian方程 姿态控制 可控性
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采用DGCMG的敏捷卫星姿态/角动量联合控制 被引量:3
16
作者 崔培玲 张颖 《电光与控制》 北大核心 2013年第1期49-55,共7页
研究了采用双框架控制力矩陀螺(Double Gimbaled Control Momentum Gyroscope,DGCMG)的敏捷卫星姿态/角动量联合控制问题,针对DGCMG的饱和奇异问题,提出了基于Lyapunov的姿态/角动量联合控制方法。首先,建立了采用两个平行构型DGCMG的... 研究了采用双框架控制力矩陀螺(Double Gimbaled Control Momentum Gyroscope,DGCMG)的敏捷卫星姿态/角动量联合控制问题,针对DGCMG的饱和奇异问题,提出了基于Lyapunov的姿态/角动量联合控制方法。首先,建立了采用两个平行构型DGCMG的卫星姿态动力学模型,然后根据陀螺的力矩方程,通过可视化分析得出该构型只有内部隐奇异和饱和奇异两类奇异。隐奇异可以通过操纵律进行避免,而饱和奇异只能通过卸载方式来解决。为了避免采用推力器或磁力矩器等卸载方式带来的问题,设计了连续管理角动量的姿态/角动量联合控制器。此外,为了缩短系统的稳定时间,采用Sigmoid函数对控制器的参数选取进行了改进。该控制器完成敏捷卫星快速机动快速稳定任务的同时,还能连续调节角动量,达到姿态控制和角动量管理的折中。数值仿真结果验证了控制器的有效性。 展开更多
关键词 双框架控制力矩陀螺 敏捷卫星 姿态 角动量姿态联合控制器
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200Nms单框架控制力矩陀螺的热平衡试验 被引量:6
17
作者 虎刚 徐映霞 吴金涛 《空间控制技术与应用》 2008年第1期25-28,共4页
控制力矩陀螺是一种用于大型航天器的大功率惯性执行机构,其热特性不仅是影响其自身工作性能的基本因素,也是整星热控设计需要考虑的重要因素。介绍了一种200Nms单框架控制力矩陀螺的热平衡试验及其试验结果。试验样机被设置了161个内... 控制力矩陀螺是一种用于大型航天器的大功率惯性执行机构,其热特性不仅是影响其自身工作性能的基本因素,也是整星热控设计需要考虑的重要因素。介绍了一种200Nms单框架控制力矩陀螺的热平衡试验及其试验结果。试验样机被设置了161个内、外测温点。在多种热真空条件下,样机运行至热稳定状态后,161个测温点的温度测量数据以及样机的工作性能数据被记录下来。由试验结果获得了样机运行在不同环境温度条件下的自身温度分布情况,测试数据表明样机性能未随环境温度条件的改变而表现出明显的变化。 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺 热平衡试验 温度分布 热耗
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基于DSP的控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计 被引量:1
18
作者 刘承 刘向东 李黎 《电气传动》 北大核心 2006年第9期29-31,43,共4页
控制力矩陀螺是大型对地观测卫星以及空间站姿态控制系统的关键执行部件,介绍了以TMS-320LF2407为核心进行了单框架控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计,包括了DSP控制核心及其外围电路、RS422串行通信接口设计、模拟量输出与位置测角模... 控制力矩陀螺是大型对地观测卫星以及空间站姿态控制系统的关键执行部件,介绍了以TMS-320LF2407为核心进行了单框架控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计,包括了DSP控制核心及其外围电路、RS422串行通信接口设计、模拟量输出与位置测角模块硬件设计,以及整个DSP硬件系统控制系统软件设计,并成功地应用于单框架控制力矩陀螺外框驱动控制系统样机。 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺 数字信号处理器 姿态控制
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基于退步法的敏捷航天器姿态控制方法 被引量:2
19
作者 王景诗 李蝉 +1 位作者 张力军 蔡洪 《飞行器测控学报》 CSCD 2015年第1期70-76,共7页
主要研究敏捷航天器大角度姿态机动问题。首先,以SGCMG(Single Gimbal Control Momentum Gyroscope,单框架控制力矩陀螺)为执行机构,建立了基于四元数的航天器姿态机动数学模型;然后,针对SGCMG的奇异问题,研究了基于力矩输出和回避奇异... 主要研究敏捷航天器大角度姿态机动问题。首先,以SGCMG(Single Gimbal Control Momentum Gyroscope,单框架控制力矩陀螺)为执行机构,建立了基于四元数的航天器姿态机动数学模型;然后,针对SGCMG的奇异问题,研究了基于力矩输出和回避奇异能力最优的联合操纵律;最后,基于敏捷航天器姿态误差模型和李雅普诺夫稳定理论设计了一种退步控制律。仿真结果表明,该控制方法能够很好地实现大角度机动目标并有效避免了SGCMG的奇异状态,满足姿态机动任务的控制精度和稳定度要求。 展开更多
关键词 敏捷航天器 单框架控制力矩陀螺(sgcmg) 退步控制法 联合操纵律 大角度姿态机动
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考虑单框架控制力矩陀螺性能约束的小卫星姿态星载控制 被引量:5
20
作者 李德婷 张元媛 王华 《上海航天》 CSCD 2019年第3期89-95,136,共8页
针对以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为姿态机动控制执行机构的小卫星,在姿态机动过程中SGCMG容易陷入奇异的问题,设计了一种姿态轨迹无奇异的快速规划和跟踪控制结合的姿态闭环控制方法。将平坦微分理论应用于姿态轨迹规划,设计了一种SGCM... 针对以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)为姿态机动控制执行机构的小卫星,在姿态机动过程中SGCMG容易陷入奇异的问题,设计了一种姿态轨迹无奇异的快速规划和跟踪控制结合的姿态闭环控制方法。将平坦微分理论应用于姿态轨迹规划,设计了一种SGCMG无奇异的姿态轨迹快速规划方法,该方法综合考虑了实际姿态机动过程中存在的轨道角速度、重力梯度力矩等环境因素的影响。建立了基于误差修正罗德里格斯参数(MRP)的姿态动力学模型,并设计了基于MRP的滑模姿态跟踪控制器。仿真分析表明:该方法能在0.8s内快速规划出一条关于能量指标的次优平滑路径,且在该姿态路径下,SGCMG不会出现奇异饱和失效现象;姿态跟踪控制器在机动稳定状态的跟踪误差在2×10^-4以内。 展开更多
关键词 姿态控制 单框架控制力矩陀螺 平坦微分 滑模控制 星载控制
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