一种避免SGCMG系统奇异性的新方法

针对单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统的奇异性进行了研究。考虑雅克比矩阵在操纵律设计中的重要性,在系统优化性能指标中引入与雅克比矩阵相关的代价函数,设计了一种避免奇异的鲁棒逆操纵律,使系统优化性能指标始终驱使奇异度量远离零点,进而使SGCMG系统远离奇异状态。数值仿真结果表明:标准奇异鲁棒逆操纵律不能穿越系统内部椭圆奇异点,广义奇异鲁棒逆操纵律能快速脱离内部椭圆奇异状态。新方法不仅能快速脱离椭圆奇异点,在规定时间内完成要求的机动任务,而且脱离奇异状态后SGCMG系统不会再次陷入奇异。

基于角动量空间的SGCMGs姿态控制策略

针对单框架控制力矩陀螺(SGCMGs)的奇异问题,旨在建立一种基于角动量空间而非力矩空间的SGCMGs姿态控制策略,从根源上解决SGCMGs的操纵奇异,且不失其敏捷特性.由于此控制方案的动量管理环节需要另外一套动量交换机构参与,故引入反作用飞轮(RWs)组成混合执行机构,同时RWs可在机动末端用于高精度姿态稳定.针对双平行SGCMGs,采用特征轴时间最优路径进行角速度规划,并基于角动量空间设计控制策略.同时,针对一个陀螺失效的情况设计了相似的角动量控制算法.仿真结果表明,采用角动量控制律不涉及奇异问题,且敏捷性与稳定性良好.