双功能飞轮控制方法的研究

针对双功能飞轮系统在能量存储与姿态调整的过程中,飞轮电机一体化单元模型参数变化较大、难于控制等问题,提出一种积分分离式分段PID复合控制算法。该方法在系统开始调节时采用PD控制,当系统姿态调整接近稳态值时,再引入积分环节,通过积分环节的引入消除系统静差,同时考虑系统在不同控制电压范围内数学模型不同的特点,调节系统模型参数,从而实现系统储能的同时完成高精度姿态控制。初步实验结果表明,采用该算法在储能与姿态调整过程中,系统姿态控制精度达到了1°,折算到百公斤级卫星,其控制精度可达1.2′。

飞轮单轴姿态控制及储能系统

给出了一种应用于小卫星的集成化单轴姿态控制及储能系统。用同轴反转安装的双飞轮进行必要的解耦控制，能够实现卫星在日阳期及日阴期能量的储存与释放，同时对卫星的姿态进行稳定或按照要求调整。通过仿真分析，证明了集成化单轴姿态控制与储能系统方案的正确性，分析了系统参数对控制精度的影响，给出了参数优化途径。搭建了单轴姿态控制与储能实验演示系统并进行了实验，在0～20000r／min转速下进行了储能实验，该过程模拟卫星单自由度旋转气浮转台的控制精度优于1．5^o，折算到百公斤量级卫星的姿态角波动量为1．8’；以20000～10000r／rain的转速进行了放能实验，该过程转台的控制精度优于1．2’，折算到百公斤量级卫星的角度波动量为1．6”，总线电压24V，电压波动量〈1．8％。实验结果表明：单轴姿态控制与储能系统应用于卫星及其它空间飞行器上能够同时完姿态控制和能量需求。