控制力矩陀螺控制方法及實驗研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的發(fā)展，航天器的種類日益繁多，規(guī)模越來越大。研制高精度、高穩(wěn)定性的大型航天器是當(dāng)前的一個重要的課題，也將是航天技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)通常采用控制力矩陀螺作為它的執(zhí)行機構(gòu)，控制力矩陀螺控制方法研究將為航天器姿態(tài)控制提供必要的理論基礎(chǔ)。
　　本文以美國 ECP公司最新研發(fā)的雙框架控制力矩陀螺新型仿真平臺為研究對象，設(shè)計多種控制方法，對實際系統(tǒng)進行有效控制。通過實驗所得結(jié)果，對各種控制方法的控制效果及控制性

2、能進行比較分析，說明各自的優(yōu)缺點，深化對控制方法的理解，并為控制力矩陀螺的研制及大型航天器姿態(tài)控制方法的研究打下了基礎(chǔ)。主要完成了以下幾個方面的工作：
　　首先，定義了系統(tǒng)運動的坐標系，然后建立了控制力矩陀螺系統(tǒng)的動力學(xué)模型，最后在動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上給出了整個系統(tǒng)的動力學(xué)方程，并且針對不同的情況，給出了各種框架鎖定情況下的動力學(xué)方程。
　　其次，進行了控制力矩陀螺增益的測量及陀螺動態(tài)特性分析的研究。通過角動量守恒及牛頓定律等

3、基本原理測量了控制力矩陀螺本身的轉(zhuǎn)動慣量、電機增益、編碼器增益的數(shù)值；進行了關(guān)于陀螺旋轉(zhuǎn)速度方面，有關(guān)章動、進動等特性的測試。給出了相關(guān)曲線，通過改變陀螺轉(zhuǎn)速及阻尼的增益，觀察陀螺運動頻率的變化。
　　最后，在前文的基礎(chǔ)上，主要研究了控制力矩陀螺控制律的設(shè)計問題，并給出了各種條件下的仿真曲線。針對控制力矩陀螺系統(tǒng)，分別采用反作用力矩PID控制方法、連續(xù)閉環(huán) PD控制方法，極點配置控制方法，全狀態(tài)反饋線性二次型控制方法，雙軸控制方法