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.

对接仿真试验台对接动力学的数值仿真研究

为检验对接机构性能,研究对接过程动力学,根据我国对空间对接任务的要求,设计了全物理仿真试验台。建立了对接仿真试验台对接过程捕获阶段的对接动力学数学模型,通过仿真分析,得到了各种对接初始条件下试验台的相互作用力、力矩等参数。仿真结果表明在给定的对接初始条件下对接机构均能成功捕获,得到的作用在试验台上的作用力和力矩,为试验台的设计提供了依据,同时仿真结果可以验证对接机构缓冲系统的设计参数及对接策略。

三维转动装置惯量耦合和动力学耦合研究

在对对接全物理仿真试验台三维转动装置的惯量耦合和动力学耦合进行分析基础上,建立了相关数学公式.根据转动惯量与转角之间的关系,提出了一些减小惯量耦合的建议,为转动装置的设计提供了依据.通过算例说明,最大惯量耦合发生在基座上,为3%.根据欧拉方程,推导了转动装置各框架的动力学方程,为试验台动力学分析打下了基础.

大型挠性天线的主动振动抑制与相对位置控制

在微波遥感卫星上应用长基线的雷达干涉仪需要对大型挠性天线进行快速的主动振动抑制与高精度相对位置控制,传统的星体姿态控制和阻尼机构已无法满足任务的快速性和高精度要求.提出一种以高精度相对位姿测量相机为传感器、以高带宽执行的主动指向超静平台为执行机构的主动振动抑制与相对位置控制系统,开展了动力学建模、控制器设计和数学、物理仿真试验研究.该系统中相机测量天线末端的位移,而主动指向超静平台在天线的根部施加控制作用,因此控制回路具有异位控制的特点.为此,提出了一种能够实现天线载荷主动振动抑制和位置控制的控制器,其能够为天线的一阶挠性模态提供阻尼作用,同时保持高阶模态的稳定.控制器具有积分控制+结构滤波器的形式,也可被解释比例-积分-微分控制器+低通滤波器.在该控制器的基础上,进一步设计了星体-载荷两级控制回路.通过数学仿真和全物理仿真试验对设计的控制系统在主动振动抑制和位置控制任务中的有效性进行了考核,仿真和试验结果表明,提出的控制方案和控制器能够将大型挠性天线的振动衰减时间缩短1~2个数量级,并为天线载荷提供快速、精确的位置调节能力.