基于ESO的用户星天线跟踪指向控制技术

基于独特的非线性扩张状态观测器(ESO),提出了一种用户卫星天线跟踪指向控制系统。该系统由程序跟踪内环和自动跟踪外环组成。内环控制器由三阶ESO、线性比例微分控制律和静态解耦律组成。外环控制器为一简单的积分控制器。ESO能够在不依赖天线模型的情况下估计出系统状态和总扰动(称为扩张状态)。利用该扩张状态实现动态反馈补偿,则天线系统被简化为解耦的积分系统。基于ESO设计天线控制系统,无需精确的用户卫星天线模型。仿真结果表明,提出的天线控制系统具有较高的跟踪指向性能和对干扰和不确定性具有较强的鲁棒性。

用户卫星天线跟踪指向自抗扰控制方法

为同时解决用户卫星天线控制系统的鲁棒性、解耦控制和高跟踪速率下的高精度跟踪控制等问题,采用非线性自抗扰控制方法,提出了一种新型的用户卫星天线跟踪指向控制系统.设计该控制系统,无需精确的天线数学模型.采用扩张状态观测器对天线模型实现动态补偿,则在方位和俯仰通道上被简化为两个近似解耦的积分系统.仿真结果表明,提出的天线控制系统具有较高的跟踪指向性能且对干扰及不确定性具有较强的鲁棒性.该控制方法有效地解决了天线跟踪指向控制问题.

采用指令前馈补偿的卫星高精度指向跟踪复合控制方法

提出了基于目标相对运动轨迹的前馈补偿+闭环反馈的复合控制方法,以大幅改善卫星动态指向跟踪控制精度。首先,采用动态误差系数法和功率传递函数,分别从指向跟踪误差和敏感器测量噪声引起的稳定度偏差两个方面分析了反馈带宽的选取范围。然后,依据跟踪误差传递函数模型,提出了通过相对导航滤波计算目标星视线角速度和角加速度的前馈补偿控制策略,解决了由于星载探测设备仅能测量目标指向偏差信息,而无法直接进行复合控制的难题。最后,通过数学仿真验证系统的稳定性和姿态跟踪性能,并设计了地面气浮台试验对控制器的跟踪性能进行测试。该姿态控制器能够在不改变闭环反馈带宽的前提下,实现对不同输入指令下高精度动态跟踪。

低轨卫星测控系统三轴12 m反射面天线系统的结构设计

针对高码率低轨卫星测控的需求,给出了一种新型三轴12 m X/Ka频段天线的设计思路,通过优化反射面结构型式、材料选择、力学分析、减轻重量,提高天线反射体的精度;进行天线座架驱动链路设计和刚度设计,提高天线系统的谐振频率;通过优化伺服控制与伺服选型设计,提高伺服跟踪控制性能。基于Nastran/Patran有限元软件,对多种工况下的天线承载结构进行了刚度分析、强度分析、面型精度分析与结构固有频率等分析,结果表明典型仰角下的天线主面精度、承载能力及谐振频率均满足要求。依据有限元分析结果,采用高精度碳纤维天线反射体、高刚度A-E-T三轴天线座架、大动态伺服控制的设计方案,合理设计了12 m反射面天线的整体结构形式以及连接形式,并进行了天线实物的加工。所设计加工的12 m反射面天线满足高精度、高刚度、过顶跟踪的性能指标要求,对中大口径天线的设计具有一定的参考意义。