敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)容錯控制研究.pdf

1、敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)貫穿于衛(wèi)星任務(wù)整個過程，是衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分，特別是姿態(tài)容錯控制系統(tǒng)，直接決定了敏捷衛(wèi)星的性能。對傳統(tǒng)的姿態(tài)控制系統(tǒng)、控制器和分配算法進行改進，設(shè)計了衛(wèi)星姿態(tài)容錯控制算法，能夠?qū)崿F(xiàn)敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制、準確輸出作用力矩，達到故障情況下衛(wèi)星姿態(tài)的快速機動和高精度穩(wěn)定的目的。本文對敏捷衛(wèi)星姿態(tài)容錯控制系統(tǒng)進行了深入研究，重點解決了敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的建模問題、敏捷衛(wèi)星姿態(tài)容錯控制器設(shè)計問題、敏捷衛(wèi)星典型執(zhí)行機構(gòu)配置的控

2、制分配算法設(shè)計問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對衛(wèi)星姿態(tài)建模問題，對衛(wèi)星姿態(tài)誤差和衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)故障進行研究分析，推導(dǎo)了衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型，包括衛(wèi)星姿態(tài)誤差動力學(xué)模型，衛(wèi)星姿態(tài)故障動力學(xué)模型。⑵針對輪控衛(wèi)星飛輪故障、敏捷衛(wèi)星執(zhí)行機構(gòu)故障、敏感器故障、執(zhí)行機構(gòu)和敏感器同時故障設(shè)計了相應(yīng)的容錯控制器，實現(xiàn)了衛(wèi)星控制系統(tǒng)在故障情況下的短時間姿態(tài)快速機動、該精度姿態(tài)穩(wěn)定的控制。并從理論和仿真結(jié)合的角度驗證了控制器的穩(wěn)定性。⑶針對同類

3、執(zhí)行機構(gòu)和異類執(zhí)行機構(gòu)的典型配置方案，設(shè)計了相應(yīng)的控制分配算法，實現(xiàn)了控制器輸出力矩的合理分配，保證了敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的力矩輸出，避免了執(zhí)行機構(gòu)進入奇異，以及在執(zhí)行機構(gòu)在奇異面內(nèi)時能夠?qū)崿F(xiàn)奇異面逃離，好的執(zhí)行機構(gòu)控制分配算法能夠在一定程度上降低敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的故障概率。并用數(shù)學(xué)仿真驗證了控制分配算法的有效性。⑷編寫了敏捷衛(wèi)星姿態(tài)容錯控制軟件系統(tǒng)，根據(jù)姿態(tài)控制系統(tǒng)的工作流程，設(shè)計了軟件結(jié)構(gòu)框圖，并設(shè)計了軟件流程圖和數(shù)據(jù)流，驗證了