连续力矩作用下的柔性航天器再定向与振动抑制

研究带两帆板航天器的三维再定向与振动抑制问题 ,执行机构为反作用轮。建立了柔性空间飞行器三轴耦合姿态动力学模型和四元数姿态运动学模型 ,建模时考虑了帆板的弯曲变形和扭转变形。采用拟欧拉角及角速度作为反馈信号 ,设计了一种PD控制律。该控制律可以用于对任意目标姿态的再定向而形式保持不变。用Lyapunov方法证明了姿态的渐近稳定性和模态振动的衰减性。非线性闭环系统的仿真结果验证了所设计控制律不仅能够使航天器完成对任意目标姿态的再定向 。

多充液贮腔航天器耦合动力学与姿态控制

基于已有的质心面液体大幅晃动等效力学模型,采用拉格朗日方法,系统地建立了任意复杂激励下四贮腔航天器刚-液耦合动力学精确模型。由本文方法所得到的等效晃动力及晃动力矩与通过Flow3D计算出的相应结果吻合良好,验证了所建模型的可靠性。根据所建立的大幅晃动类充液航天器耦合系统动力学模型进一步研究了该类航天器在进行三轴稳定姿态机动时的主要动力学耦合特性,并设计了一类抑制姿态振荡的补偿控制器。

反作用轮实现微纳卫星光电跟踪物理仿真

为了验证以反作用轮为执行机构实现姿态机动,完成微纳卫星对运动目标跟踪的可行性,设计了基于单轴气浮台的微纳卫星光电跟踪物理仿真系统。首先,为提高物理仿真系统的性能,分别对反作用轮和气浮台的干扰力矩进行分析;其次,针对反作用轮存在的干扰力矩和加、减速时间常数不对称的问题,设计了增益调度和力矩补偿相结合的反作用轮控制策略;再其次,采用双闭环-速度前馈的控制结构,完成了微纳卫星光电跟踪物理仿真系统的控制系统的设计;最后,为了验证仿真系统的跟踪性能,对作正弦运动的一维靶标进行跟踪。实验表明:对于跟踪最大速度为9 (°)/s、最大角加速度为4.5 (°)/s^2的正弦运动靶标,物理仿真平台的跟踪精度达到0.4°,从而说明以反作用轮为执行机构实现姿态机动,微纳卫星可以实现对运动目标的跟踪。

行星探测器GNC系统自主安全模式设计

针对行星探测器GNC系统自主生存能力要求高的特点,设计具有黄极捕获功能的惯性安全模式和无惯性系定向支持的应急安全模式.描述安全模式下姿态确定与控制任务,提出相应的方案.通过对安全模式的任务分析可知,该模式下探测器可以自主进行姿态机动,保证能源供给和星地通信链路建立.

非零初末角速度约束下的卫星实时姿态机动规划

针对存在初末角速度非零约束的卫星姿态机动任务,提出了一种基于旋转分解的实时解析规划算法。该方法通过将卫星三维旋转分解为多个绕固定轴的一维欧拉旋转,使非线性规划问题转换为多个一维空间上的线性规划问题,再将各个线性规划的结果通过四元数运算融合为最终的姿态机动规划结果。与过去针对此类问题经常采用的非线性规划方法相比,该规划算法可以通过解析的形式给出,因此不需要通过多次数值迭代得到可行解,运算量少,可以实时进行计算,适合实际在轨应用。