同步三轴卫星初期能源过剩预案处理策略

同步三轴卫星中的能源分系统是卫星各系统中重要的组成部分,能源系统中任何异常将严重影响卫星功能的发挥.预想能源系统中分流器异常,通过对南分流器异常的分析,提出两种应对策略,并在仿真计算的基础上进行可行性分析,得出一种切实可行的应对策略,为同步三轴卫星长期管理中异常处理提供了分流器异常的可行性预案.

三轴卫星向西轨道控制策略研究与应用

文中通过对某三轴卫星位保模式和正常模式下向西控制比较分析,提出了在正常模式下,利用偏置动量矩轮和推力器,完成东西位置保持任务的技术方案,从而解决了卫星控制过程中遇到的控制误差过大技术问题,得出了正常模式可以满足向西轨道控制的结论,使卫星运行更加安全可靠,提高了控制效率。

基于近似动态规划的三轴卫星姿态最优控制

应用近似动态规划方法解决三轴卫星姿态最优轨迹规划问题,首先使用三轴卫星的动力学和运动学模型,对于给定的始末姿态,选取姿态机动能量消耗最少作为待优化的性能指标。文中根据自适应动态规划结构,分别利用评价网络来近似性能指标函数和执行网络来逼近控制变量,龙格库塔法求解状态变量,并给出了适合该类问题的一种效用函数的具体表达式。仿真结果表明应用近似动态规划解得的三轴卫星最优轨迹,能够较好地满足各种约束条件,而且计算精度高、速度快,具有很好的实时性。

基于自抗扰滑模的三轴挠性卫星姿态控制

针对带挠性附件三轴卫星姿态控制,用Kane方法对以CMGs作为执行机构的三轴卫星进行数学建模;根据快速性和精确性上的需要,设计了自抗扰滑模变结构控制器,通过扩张状态观测器对干扰进行补偿,通过滑模变结构控制保证快速性和稳定性,将两种控制方法进行有机结合。仿真实验结果表明自抗扰滑模控制能够抑制挠性太阳能帆板振动,对卫星姿态进行有效控制。自抗扰滑模变结构控制集合了两种控制方法的优点,快速性上优于传统PID控制和滑模变结构控制,具有很大的运用价值。

一种基于窄带雷达特性的低轨卫星三轴稳定姿态判别法

从低轨卫星的轨道和姿态特性出发 ,在具体分析窄带雷达特性的基础上 ,将非参数检验法用于低轨卫星是否为三轴稳定姿态的判别中 ,并通过仿真实验分析 ,证实了此方法的有效性。

扫描镜运动对三轴稳定卫星姿态影响研究

推导了带扫描镜运动的星体姿态动力学方程 ,以此方程对扫描过程进行了仿真计算 ,分析了扫描镜做扫描运动时星体姿态运动的一般规律及星体与扫描镜之间惯量比对星体姿态的影响。结果表明 ,扫描镜的步进运动将引起星体滚动姿态的单调变化 ,而周期性的扫描运动将引起星体偏航和俯仰姿态的周期性运动。改变扫描镜绕步进轴的转动惯量主要影响星体滚动姿态 ,而改变扫描镜绕扫描轴的转动惯量 ,主要对星体俯仰。

三轴稳定卫星扫描镜运动的偏差与补偿

根据带扫描镜运动的三轴稳定卫星姿态动力学方程 ,进行扫描镜扫描过程仿真 ,绘制扫描轨迹 ,计算由于卫星姿态引起的扫描镜扫描偏差。结果表明 ,扫描偏差有积累现象 ,且最大偏差值超过 GOES I- M卫星的许用扫描偏差值 ( 2 .8μrad)。提出了修正扫描镜运动控制方程的扫描镜运动补偿方法。仿真结果表明 ,用这种方法消除了扫描偏差的积累 ,使扫描镜光轴角度偏差值远小于2 .8μrad。修正方程简单 ,计算量很小 ,是一种补偿扫描偏差的有效方法。

欠驱动三轴稳定卫星的消旋和进动控制技术

针对三轴稳定卫星从高速自旋异常状态恢复到正常姿态的欠驱动问题,提出一种欠驱动的消旋和进动控制方法.对推力器的选取原则、"整数倍自旋周期全喷气"方式和"对称点喷"方式的消旋策略、脉冲调制方式的进动控制策略等进行介绍,给出实施步骤和工程处理办法.数学仿真和在轨验证结果表明了该方法有效、工程可操作性强.该方法不仅适用于星上自主控制,还适用于地面遥控控制.

三轴稳定卫星无陀螺姿态确定算法研究

针对三轴稳定卫星进行了正常飞行模式下无陀螺姿态确定算法研究 ,采用磁强计、地球敏感器和太阳敏感器组合获得姿态数据 ,利用四元数法和高斯 -马尔可夫过程建立了姿态确定估计器算法模型。通过数学仿真证明 ,此姿态确定算法能够对星体姿态进行较精确的估计或校正 ,满足卫星控制精度要求。

三轴气浮卫星实验平台研制

为了培养"新工科"背景下的航天创新实践人才,使学生直观、深刻理解卫星姿态动力学的理论知识,设计了一套基于气浮系统的卫星姿态实验平台。详细阐述了该平台的气浮系统、结构系统、测量系统、控制系统、执行机构以及电源系统等方面的组成和原理,介绍了气浮卫星实验平台开展的相关实验内容。该平台可以很好地完成卫星姿态动力学实验教学,并具有一定的可操作性和扩展性,能够灵活、方便地为学生提供一个亲手实践的实验环境,激发学生学习兴趣。

三轴稳定微小卫星主动磁阻尼姿态控制

针对三轴稳定微小卫星,用四元数法建立了速率阻尼阶段的动力学和运动学模型。根据地磁场强度矢量投影到轨道坐标系的简便旋转关系,设计了采用主动磁控的拟比例微分控制器,同时分析了磁力矩器的磁偶极矩。速率阻尼仿真结果表明:该控制法有效可行,具有一定的应用价值。

三轴稳定同步卫星定点保持控制效果快速评估算法

通过分析同步卫星定点保持控制过程中,轨道变化与卫星动量轮转速变化的对应关系,提出了一种利用轨道控制期间卫星角动量变化实现控制效果的快速评估算法。该算法可在点火结束后较短时间准确评估出轨道半长轴、漂移率和偏心率的变化量,具有评估时间短,精度高的特点,在实际卫星控制中得到了很好的应用。

三轴同步卫星无陀螺巡航下姿控异常及预警研究

通过分析三轴同步卫星无陀螺巡航模式下姿控系统频繁喷气导致推进系统A、B分支切换的现象及其原因，提出了一种分支切换预报方法。该方法能够根据太阳敏感器测量数据的变化，有效地对推进分支切换作出预警。同时，为了避免星上推进分支自主切换的发生，文中最后提出了2种可行的解决途径。

三轴稳定卫星的三维数字仿真平台的设计

虚拟现实技术是仿真领域的一个重要发展方向，将它引入卫星领域，实现卫星运动的可视化可以提高设计人员的工作效率。本文介绍了一个基于OpenGL的三轴稳定卫星的三维数字仿真平台的设计。它将卫星的三维仿真分为姿态仿真和轨道仿真，并详细描述了它们的三维场景及数据流程。然后选择了软件工具，并对软件进行了总体结构设计。

三轴稳定卫星姿态控制周期的仿真研究

针对三轴稳定卫星的姿态控制系统,在离散事件仿真器OMNeT++的基础上,建立了以陀螺、星敏感器为敏感器,以反作用飞轮为执行机构的三轴稳定卫星的闭环控制系统。对于卫星姿态控制系统中控制周期的选取作了初步的分析,最后采用双矢量定姿算法和PID控制算法,设定多种控制周期,对该卫星在对地定向模式下的控制精度进行了仿真,仿真结果清楚的显示了控制周期对姿态控制精度的影响。

反作用轮扰动对三轴稳定地球同步卫星姿态影响分析

根据带动量部件的三轴稳定卫星姿态动力学方程,利用GOES-8卫星和RWA-15型反作用轮的有关数据,研究星体和反作用轮之间的力学关系,分别在不含有反作用轮、含有反作用轮但不考虑反作用轮静动态力矩扰动、含有反作用轮并且考虑静动态力矩扰动的三种情况下分析了反作用轮的力矩扰动对三轴稳定地球同步轨道卫星姿态的影响,最后归结到滚动-俯仰-偏航角三个姿态角的偏差上面来。

三轴稳定卫星扫描镜伺服系统的谐振抑制

本文针对三轴稳定卫星中的扫描镜伺服系统在运行时产生的机械谐振现象,采用在反馈回路中加入加速度观测器的方法抑制此类机械谐振.首先针对大惯量扫描镜伺服系统的机械传动结构建立研究模型,通过数学推导和仿真分析谐振产生的原因及谐振对系统控制性能的影响;然后采用加速度观测器方法,将观测出的加速度反馈到伺服系统电流环的前端对谐振进行补偿,并分析了噪声对观测器性能的影响与限制;最后的仿真结果表明,相比于采用陷波滤波器抑制谐振的方法,采用加速度观测器能更为有效地抑制三轴稳定卫星中扫描镜伺服控制系统中的机械谐振,并提高系统的控制性能,且设计的观测器对噪声具有良好的鲁棒性.

三轴稳定地球同步卫星动量轮转速变化研究

对三轴稳定地球同步卫星中用于姿态控制的偏置动量轮转速变化问题进行研究。通过分析动量轮转速实际测量数据,得出太阳辐射压力影响转速变化的规律,并利用理论分析进行验证。在分析转速变化规律的基础上提出动量轮转速控制指导方案,并将其应用在实际三轴稳定地球同步卫星长期管理中,取得良好的控制效果。

基于模块化的三轴稳定卫星姿控系统仿真

研究卫星姿控系统快速建模问题,根据姿态控制原理以及控制系统的基本结构,遵循"开放性"、"集成性"和"模块化"等原则,提出建立了三轴稳定卫星姿态控制系统仿真通用模块库,并通过一个仿真算例验证了模块库的有效性。该库划分为执行机构、代数法姿态确定、常用模块、控制器、动力学与运动学、敏感器、空间环境和状态估计姿态确定等八大类功能模块,可嵌入到MATLAB平台中,使用方便,而且可以对模块库不断扩展改进,为三轴稳定卫星姿态控制系统设计与仿真验证提供了一个快速有效方法。

带挠性附件三轴稳定卫星姿态动力学状态空间模型研究

对带挠性附件三轴稳定卫星姿态动力学状态空间模型建立进行了研究。用混合坐标法建立带挠性附件的卫星的动力学方程,对挠性体的高阶模态作截断处理以简化模型。用小角度近似获得了以姿态角表示的刚体卫星线性化姿态动力学方程,给出了卫星姿态动力学方程状态空间方程,将卫星的挠性附件振动耦合作用作为一种外部干扰力矩叠加到线性方程中,建立了完整的带挠性附件三轴卫星姿态动力学方程的状态空间模型。以某带单翼太阳电池板的卫星作为算例,设计了基于状态空间模型的控制器,结果表明基于状态空间模型设计的高阶线性控制器能对具非线性时变特性的卫星进行有效控制,对帆板等挠性附件的振动有主动抑制功能。