飛行器大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)的DSP控制.pdf

1、摘要犯竺旦旦旦旦旦州史里竺竺竺竺竺竺竺竺巴巴巴巴巴巴竺巴竺竺性竺竺，典魚(yú)甲.竺竺竺竺里魚(yú)旦旦旦旦已里竺巴竺竺旦~竺竺竺竺竺摘要航天飛行器大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)與控制是航天飛行器姿態(tài)控制領(lǐng)域前沿的課題，近年來(lái)越來(lái)越多的實(shí)際空間任務(wù)都需要飛行器能夠進(jìn)行快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)。航天飛行器的姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力已成為評(píng)價(jià)現(xiàn)代航天器性能的重要指標(biāo)之一。本文在收集大量大角度機(jī)動(dòng)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)姿態(tài)機(jī)動(dòng)問(wèn)題的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了較全面、深入的闡述。探討了DSP技術(shù)在航天飛行

2、器姿態(tài)控制領(lǐng)域上應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，并給出了DSP控制飛行器姿態(tài)大角度機(jī)動(dòng)的完整實(shí)物仿真方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。本文研究剛性航天飛行器大角度姿態(tài)跟蹤機(jī)動(dòng)上的建模與控制問(wèn)題。首先，引入視線坐標(biāo)系，通過(guò)視線坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)四元數(shù)，及相對(duì)誤差型反饋信號(hào)的應(yīng)用，把難于解決的變邊界兩點(diǎn)邊值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為固定邊值問(wèn)題來(lái)處理，使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化，而后提出建模方案，使前人提出擬歐拉角概念的適用范圍拓展到跟蹤變化的目標(biāo)視線任務(wù)上來(lái)。接下來(lái)，我們以反衛(wèi)星武器末制導(dǎo)階段跟蹤目標(biāo)視線的任

3、務(wù)為背景，用Matlab軟件環(huán)境進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證實(shí)了理論分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。我們還介紹了DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)在大計(jì)算量數(shù)字信號(hào)處理方面及實(shí)時(shí)控制上的優(yōu)勢(shì)。并以ICETEKC67工3A目標(biāo)板為例詳細(xì)討論了DSP在信號(hào)采集處理及發(fā)送模擬控制執(zhí)行信號(hào)至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方法設(shè)計(jì)。最后我們利用氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)、陀螺、DSP噴嘴等設(shè)備建立起了實(shí)物仿真平臺(tái)。并進(jìn)行了單軸實(shí)物仿真，取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了理論分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。為國(guó)防科工委重點(diǎn)建

4、設(shè)專(zhuān)業(yè)“飛行器設(shè)計(jì)與工程”“十五”建設(shè)項(xiàng)目:“空間飛行器姿態(tài)機(jī)動(dòng)的DSP控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”的研發(fā)做出了貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞:飛行器姿態(tài)控制大角度機(jī)動(dòng)姿態(tài)跟蹤TMS320C6713DSP第1章緒論第1章緒論1.1課題的研究背景1.1.1課題來(lái)源本論文以國(guó)防科工委重點(diǎn)建設(shè)專(zhuān)業(yè)“飛行器設(shè)計(jì)與工程”“十五”建設(shè)項(xiàng)目:“空間飛行器姿態(tài)機(jī)動(dòng)的DSP控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”的研發(fā)為背景，對(duì)空間飛行器姿態(tài)大角度機(jī)動(dòng)的理論問(wèn)題，及用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)大角度機(jī)動(dòng)控制的

5、軟硬件進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。1.1.2課題目的和意義眾所周知，在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、波黑戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)和剛結(jié)束的伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，衛(wèi)星在通信廣播、偵察監(jiān)視、導(dǎo)航定位、導(dǎo)彈預(yù)警、氣象保障、地形測(cè)繪、搜索救援等方面發(fā)揮了極其重要的作用。毋庸置疑，軍事戰(zhàn)略以太空為重心的時(shí)代己經(jīng)來(lái)臨。四十年前，美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪就指出，“誰(shuí)控制了空間，誰(shuí)就能控制地球?！痹谖磥?lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中掌握了制天權(quán)，就取得了信息絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，就贏得了戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。沒(méi)有制天權(quán)，就沒(méi)有制空權(quán)、制海權(quán)。因此，為了打

6、贏現(xiàn)代高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭(zhēng)，奪取制天權(quán)將成為決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的關(guān)鍵因素。1998年，美國(guó)航天司令部發(fā)布了一項(xiàng)發(fā)展軍事航天的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃一((2020年設(shè)想》，闡述了“控制空間”概念?！翱刂瓶臻g”即為確保美軍及其盟軍不間斷地進(jìn)入空間、在空間自由行動(dòng)和必要時(shí)阻止他人利用空間的能力，并首次明確提出了要從空間使用武力攻擊敵方陸、海、空、天設(shè)施。由此可見(jiàn)，美國(guó)面向21世紀(jì)的空間軍事戰(zhàn)略的實(shí)質(zhì)是，在最大限度地發(fā)揮空間作戰(zhàn)支援作用的同時(shí)，發(fā)展和利用空間的攻