OPTIMAL CONTROL OF STRETCHING PROCESS OF SOLAR ARRAYS ON SPACECRAFT USING WAVELET EXPANSION METHOD

The optimal attitude control problem of spacecraft during its solar arrays stretching process is discussed in the present paper. By using the theory of wavelet analysis in control algorithm, the discrete orthonormal wavelet function is introduced into: the optimal control problem, the method of wavelet expansion is substituted for the classical Fourier basic function. An optimal control algorithm based on wavelet analysis is proposed. The effectiveness of the wavelet expansion approach is shown by numerical simulation.

航天器太阳帆板展开过程的最优控制

本文讨论航天器太阳帆板展开过程中主体姿态的最优控制问题．利用多体动力学与最优控制理论建立数学模型，考虑系统的非完整约束特性，提出太阳帆板展开过程的最优控制算法．通过数值仿真，表明该方法对太阳帆板展开姿态控制的有效性．

基于输入整形技术的太阳翼调姿残余振动抑制实验研究

在非惯性系下建立太阳翼调姿过程中横向弯曲振动运动方程,将零位移输入整形技术应用于调姿输入指令,以抑制太阳翼调姿后的残余振动。搭建步进电机驱动的太阳翼缩比梁模型,根据模型结构固有特性设计四阶输入整形器,并应用于调姿步进电机输入信号,进行六种工况的调姿实验。实验结果表明,该方案可有效抑制实验模型调姿后的残余振动,具有较强的鲁棒性。

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。

高分七号卫星高精度控制技术与验证

高分七号卫星(GF-7)控制系统,一方面通过研制甚高精度星敏感器和高平稳度翼板驱动机构(SADA),提高部件性能指标;另一方面采用在轨参数标定、星地闭环补偿等控制技术,进一步提高系统性能。经飞行验证表明,控制系统实现了角秒级姿态测量精度,稳定度达到10^(-5)(°)/s量级,与同类型测绘卫星控制系统比较,姿态测量精度和稳定度均达到中国领先、国际先进的水平,使中国遥感测绘卫星控制能力得到了大幅提升。最后展望了GF-7卫星控制分系统进一步提高控制精度的发展方向。

帆板转动时卫星姿态的非线性控制

当帆板转动时 ,卫星姿态因系统质量特性的改变和帆板驱动力矩的作用而发生扰动 ,本文采用一种具有鲁棒性的非线性控制方法 ,实现了高精度的卫星姿态控制。

基于内模原理的复杂挠性卫星姿态控制研究

首先对具有运动挠性附件的航天器的姿态动力学模型进行了简要讨论和分析,证明了对于受步进扰动的复杂挠性卫星系统,采用输出反馈PD控制仅能得到一致有界稳定的结论。为了获得闭环系统的渐近稳定性能,进一步构造了具有内模补偿的PD控制系统,并且根据Lyapunov理论给出了严格证明。基于美国GOES-8号静止轨道气象卫星公布的动力学参数,对PD控制及含有内模补偿的PD控制两类控制器进行了仿真对比,以校验所设计控制系统的有效性。最后,进行了总结并提出进一步的研究设想。

“风云一号”气象卫星

本文叙述了中国第一颗气象卫星“风云一号”。这是一颗试验气象卫星,重750公斤,其主体为1.40米×1.40米×1.20米的六面体,连同太阳电池阵共展宽8.60米,高1.76米。运行在太阳同步轨道,高度900公里,倾角99°,每天绕地球运行14圈。地面接收到高质量的图象资料和轨道空间的辐射环境资料。

帆板驱动时的卫星姿态前馈补偿控制

研究帆板驱动影响下的卫星姿态控制问题.帆板驱动时存在转速波动,从而影响卫星姿态.在已有帆板驱动模型的基础上,分析帆板转速特性,通过对帆板转速的离线拟合和在线估计,结合卫星姿态动力学模型,设计了卫星姿态的一般前馈补偿和自适应前馈补偿控制器.数学仿真结果表明,两种前馈补偿控制均能有效克服由帆板驱动不平稳而造成的对星体干扰,实现卫星姿态高精度控制.

同步卫星姿态控制系统稳定性分析

本文介绍苏联“萤光屏”系列地球同步卫星的姿态控制系统以及在稳态运行时姿态控制系统俯仰通道的稳定性分析,分析中考虑了太阳帆板的挠性。飞行实验表明,文中所介绍的方法在工程设计中是简单可行的。

基于阵列光电传感阳光跟踪系统设计与实现

依据太阳光线变化的缓慢性、间歇性及环境天气的变化,设计了一种光电跟踪和太阳轨道跟踪相结合的实时阳光跟踪系统,采用阵列光电传感与时钟计算组合方法,分析太阳运动轨迹、角度姿态对阳光跟踪与能量转换效率的影响,探讨四元阵光电传感对太阳运动角度与方向变化的阳光跟踪光电控制系统原理,通过光照强弱与时钟计算太阳历史位置进行精确跟踪。实验表明,系统能实现太阳位置的二维实时跟踪和太阳能电池姿态控制,在光强大范围变化条件下也可以精确的跟踪,大大提高了太阳光的利用。

可展开太阳阵的航天器姿态最优控制

讨论了航天器太阳阵展开过程中载体姿态的最优控制问题。利用多体动力学方法建立系统的动力学模型，考虑系统的非完整约束特性，根据最优控制理论提出了太阳阵展开过程的控制算法。通过数值仿真说明该方法的有效性。

倾斜轨道对地指向小卫星对日跟踪姿态控制算法

固定安装太阳电池阵形式的对地指向小卫星,运行在倾斜轨道时太阳电池阵光照条件恶劣,限制了小卫星的应用。文章研究了对地指向小卫星姿态跟踪控制,提出了控制算法。首先,对太阳电池阵法线和太阳方向矢量进行分析,得到最优的偏航角、偏航角速度和偏航角加速度。然后,基于卫星姿态动力学给出了3个互相垂直安装的反作用飞轮控制律,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环控制系统的渐近稳定性。以某小卫星为例,对控制算法进行验证,结果表明:文章提出的控制算法具有很好的实用性,控制律有效,能达到太阳电池阵跟踪太阳的效果。

一种主动抑制太阳帆板挠性振动的控制策略研究

为提升高分辨率遥感卫星姿态控制精度,对主动抑制太阳帆板挠性振动的控制策略进行了研究。建立了由卫星平台、步进电机和太阳帆板组成的系统耦合动力学模型,分析了该模型的频率和阻尼比耦合特性。基于输入成型技术零极点对消的抑制振动原理,提出了对帆板原始转速指令进行整型并补偿电机定位转矩的控制策略:根据获得的系统各阶振动频率和阻尼比,设计各模态ZVD输入成型器,所有成型器卷积成综合成型器,原始帆板转速指令先输入综合成型器再输入电机以抑制各模态振动。数学仿真验证了该策略的原理可行性,表明控制策略能有效抑制帆板的挠性振动,且对设计参数误差和模型参数变化具较强的鲁棒性,有一定的工程应用价值。

卫星太阳电池阵动力学研究综述

太阳电池阵是卫星上至关重要的组成部分,它为卫星的在轨工作提供电力,太阳电池阵的顺利展开对卫星能正常工作有决定性的影响。太阳阵的展开和锁定过程会发生复杂的刚柔耦合动力学行为,太阳阵的展开会对卫星本体造成冲击,引起卫星本体的姿态发生变化。本文对卫星太阳电池阵动力学与控制问题研究的发展和现状进行了综述并对其发展趋势做了探讨。