卫星控制系统全物理仿真

仿真是应用相似定理和类比关系来研究事物 ,也就是用模型代替实际系统进行实验和研究。在卫星控制系统仿真中 ,根据所介入的模型的不同 ,分为数学仿真和物理仿真两类。卫星控制系统全物理仿真是研制卫星过程中特有的一种仿真方法 ,它利用气浮台作为运动模拟器 ,又称为气浮台仿真。本文主要叙述卫星控制系统全物理仿真的原理和用途 ,简要介绍单轴气浮台和三轴气浮台两个全物理仿真系统的组成。

航天器全物理仿真技术

叙述了航天器全物理仿真的特点、关键技术和模拟微重力环境的各种方法,介绍了航天器机械系统和姿态控制系统全物理仿真应用例子。最后分析了航天器微重力环境的特点,指出了更精确的动力学数学模型。

卫星多轴指向姿态控制全物理仿真实验研究

具有大型天线和大面积太阳帆板的多体卫星多轴指向控制技术是航天器控制的关键技术之一,针对这一问题,设计了“前馈+变结构”方案控制卫星本体,天线指向控制根据任务要求结合本体姿态产生,形成本体与天线多轴指向控制方案。基于常用的“飞轮—喷气”执行机构模式,考虑了控制精度和喷气消耗量问题。利用带有大型挠性板与程控天线系统的单轴气浮台物理仿真实验系统,成功地进行了卫星多轴指向控制物理仿真实验,本体姿态控制精度达到0.020,天线指向精度达到0.50。该研究对多轴指向卫星控制系统设计具有实际参考价值。

地球观测卫星轮控系统单通道全物理仿真

地球观测卫星姿态控制系统是个复杂的,高精度,长寿命对地三轴稳定,在太阳同步轨道上帆板对太阳定向的系统。执行机构为动量轮,采用偏置方式构成整星零动量。由于卫星控制系统中采用动量轮,因此必须对轮子的摩擦力矩,轮子过零,轮子动量卸载等关键问题,进行深入研究。为了提高轮控系统可靠性,研究其动力学特性,发现问题,将轮子接入控制系统进行气浮台仿真是十分重要的。本文主要叙述地球观测卫星全物理仿真系统组成、系统仿真内容和方法、试验结果。

基于气浮台的小卫星姿态控制全物理仿真实验系统

设计了一套用于小卫星姿态控制全物理仿真的新型实验系统;该系统基于滑台式气浮台,采用回转中心与质心重合方法解决了气浮台力矩平衡难题;设计了独立的供气和供电系统,对供气、供电、星载计算机、执行机构和敏感器等分系统进行了设计,满足卫星控制全物理仿真要求,采用CAN总线技术和串口技术实现了星上部件之间以及地面站对其遥测遥控的通讯,并以双边极限环控制法为例,进行了卫星姿态控制全物理仿真实验,结果证明了该系统仿真结果精确,在小卫星仿真测试中具有实用价值。

案例式“航天器大角度机动”全物理仿真实验设计与实践

飞行器控制系统是航天控制类专业的基础核心课程,实践性很强。文章针对航天器应用背景,设计了基于全物理仿真的航天器大角度机动实验案例,使之成为课程理论教学与工程实践之间的桥梁。文章对引导学生根据航天器姿态控制需求分析解决实际问题、运用课程理论知识设计控制律并进行实验验证的具体做法进行了介绍,是对案例式实验教学的有益探索。

空间机器人协调控制全物理仿真设计与验证

机械手在空间运动时,对卫星本体会产生干扰,卫星本体采用协调控制方法,减少机械手运动对本体的影响.设计基于气浮台的全物理仿真试验系统,通过气足漂浮支撑机械手和三自由度气浮台,来模拟卫星在空间微重力环境下一个平面内的协调控制运动,采用星上部件、控制器和控制软件,对协调控制进行了验证.

卫星天线定向复合控制全物理仿真系统误差模型及分析

为了提高卫星天线定向全物理仿真精度,从力学的角度研究了卫星天线定向复合控制全物理仿真系统试验时影响天线指向与定点控制精度的几个不理想因素。对系统的误差进行了分析和研究,得出了其误差模型,在此基础上设计了自适应控制律并对其进行了稳定性证明。最后对该系统进行了仿真和测试,并给出了结果。结果表明该系统可以满足高精度天线定向复合控制要求。为进一步提高卫星天线定向复合控制全物理仿真精度奠定了基础。

大型卫星三轴气浮台全物理仿真系统

系统仿真是从方案验证、产品性能检验到故障仿真等卫星研制全过程中的一个极其重要的手段。卫星控制系统全物理仿真是研制卫星特有的一种仿真方法,它利用气浮台来仿真卫星在外层空间的低摩擦运动。三轴气浮台是卫星全物理仿真的主要设备。本文在叙述卫星控制系统全物理仿真的功能和作用之后,简要介绍大型卫星三轴气浮台全物理仿真系统组成,主要技术指标以及几个关键技术问题,最后说明该仿真系统的主要用途。

航天器主动振动反馈全物理仿真试验研究

以具有大面积太阳帆板的挠性航天器为工程背景,以挠性航天器全物理仿真系统为实验平台,提出了主动引入挠性振动信息的航天器振动抑制控制方案。建立了挠性帆板顶端加速度计的测量模型,设计了自适应滤波器进行加速度计数据处理,并将该挠性振动加速度引入航天器姿态控制,进行了大角度机动全物理仿真试验。中心刚体进行25°大角度机动,机动过程平稳,机动结束后姿态指向精度达到0.01°,帆板顶端加速度在0.15m/s2以内,一阶振型的振幅为0.015m/s2。全物理仿真试验验证了基于振动加速度反馈的控制方案能够有效地抑制挠性振动。系统仅在挠性帆板顶端增加了一个微型加速度计,结构简单,控制方案可用于实时控制。

倾斜气浮台姿态控制系统设计及其全物理仿真试验方法

单轴气浮台是卫星单通道全物理仿真实验的关键设备,其通常的姿态动力学控制研究,都是在假设其转轴是绝对垂直的条件下进行的,而实际上其转轴有一定的倾斜角并引起重力矩,对气浮台转动产生长周期作用从而影响到系统控制精度。因此,本文建立了相应的数学模型对其进行了动力学分析,并对这些重力作用进行了反馈补偿和设计了该气浮台的姿态控制系统。在此基础上进行了全物理仿真试验。

卫星控制系统全物理仿真

本文主要叙述卫星控制系统全物理仿真的作用、原理和用途,并简要介绍两个全物理仿真系统的组成、技术指标和卫星控制系统全物理仿真的几个实例。

一种提高卫星相对轨道运动全物理仿真逼真度的新方法

现有的卫星控制系统全物理仿真很少对卫星绕地球的轨道运动进行模拟,即使在卫星间相对轨道运动的全物理仿真中也没有考虑地心引力差和惯性力项的存在,因此其逼真度受到了影响.提出一种在共面圆轨道近距离卫星相对运动全物理仿真中引入地心引力差和惯性力项的方法,提高了物理仿真实验的逼真度.

挠性卫星变结构控制的全物理仿真实验分析

我国首次挠性卫星振动控制的全物理仿真实验是基于变结构控制方案完成的．本文针对这一实验着重分析了在控制受限情况下其变结构控制系统镇定无限维挠性结构的稳定性、控制方案与系统喷气或燃料消耗的关系等问题，取得了具有实际意义的结论．

卫星天线指向复合控制全物理仿真与试验分析

卫星天线指向复合控制全物理仿真系统是验证多体卫星天线指向复合控制方案的关键设备。首先从力学的角度研究了该系统试验时影响天线指向与定点控制精度的几个不理想因素,并对系统的误差进行了分析和研究,得出了其误差模型,在此基础上设计了自适应控制律并对其进行了稳定性证明。最后对该系统进行了仿真,给出了仿真结果。结果表明该系统可以满足高精度天线指向复合控制要求。为进一步提高卫星天线指向复合控制全物理仿真精度奠定了基础。

空间光电跟踪系统闭环全物理仿真试验技术

为验证空间光电跟踪系统与卫星平台耦合作用下的跟踪性能,提出空间光电跟踪系统全物理仿真试验方法。利用三轴气浮台模拟卫星零重力下的自由转动,在地面实现了非合作目标闭环跟踪控制和空间动力学特性的综合模拟。采用基于整星姿态动力学的重力干扰力矩辨识方法,消除转动部件重力干扰对试验的影响,实现对系统跟踪脱靶量的精确评估。试验结果表明,空间光电跟踪系统针对非合作目标的跟踪脱靶量优于0.006°(3σ),满足系统在轨应用需求。但在对高速目标跟踪过程中,跟踪脱靶量存在一定的相位滞后,控制方案需进一步优化。

地球观测卫星姿控系统单通道全物理仿真试验研究

本文着重讨论地球观测卫星姿态控制系统俯仰通道全物理仿真以及单轴气浮台全物理仿真系统的功能、构成、仿真实验内容和方法。

卫星控制系统全物理仿真

仿真是应用相似定理和类比关系来研究事物,也就是用模型代替实际系统进行实验和研究.在卫星控制系统仿真中,根据所介入的模型的不同,分为数学仿真和物理仿真两类.卫星控制系统全物理仿真是研制卫星过程中特有的一种仿真方法,它利用气浮台作为运动模拟器,又称气浮台仿真.该文主要叙述卫星控制系统全物理仿真的原理和用途,简要介绍单轴气浮台和三轴气浮台两个全物理仿真系统的组成、主要设备的技术指标以及卫星控制系统全物理仿真的几个实例.

10自由度全物理对接动力学仿真器

为了研究对接机构在对接过程中受力情况,检验对接机构缓冲能力和捕获能力,研制了10自由度全物理对接动力学仿真器。它能够在地面上比较真实的模拟航天器在太空中对接相互作用力和相对运动。仿真器每个试验台采用3自由度气浮滑台和2自由度转台模拟航天器的姿态,采用质量、惯量模拟件模拟航天器质量、惯量,并且通过调整质量、惯量模拟件参数可使试验台能够模拟不同质量、惯量的航天器,采用内撑式绳索吊装装置平衡对接环重力。主要介绍该仿真器的组成、功能和特点,对二轴转台摩擦进行了试验研究,主动二轴转台最大摩擦力矩7.45N.m,被动二轴转台最大摩擦力矩1.97N.m,最大误差9.3%,确定了质量、惯量模拟件调整参数及调整方法,介绍了内撑式绳索吊装装置特点,其结构紧凑,随动性好,失重误差1%。

基于P-FUZZY-PID的飞行器大角度机动控制物理仿真

针对空间飞行器大角度姿态机动控制具有非线性,并要求控制器具有较高的指向精度、姿态稳定度及鲁棒性等特点,应用P-FUZZY-PID复合控制算法,建立了±180°内的模糊规则库,设计了飞行器姿态控制器;系统采用DSP作为星载控制器,光纤陀螺作为姿态敏感器,反作用飞轮作为执行机构,系统程序采用C语言编程,利用单轴气浮仿真实验台实现了物理仿真实验;实验结果证明该控制方法不仅能实现飞行器大角度机动控制,机动响应快,还表现出较好的鲁棒性。