雙體衛(wèi)星在指向控制中的建模與仿真研究.pdf

1、隨著科技的不斷發(fā)展,現(xiàn)在和將來的太空任務(wù)將要求更為嚴(yán)格的控制穩(wěn)定度和指向精度。因此就需要航天器在高精度的敏感器件的基礎(chǔ)上,對(duì)航天器上的干擾噪聲進(jìn)行隔離。本文主要研究采用無擾動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星即雙體衛(wèi)星的設(shè)計(jì)思想以及分析驗(yàn)證其在控制穩(wěn)定精度和指向精度上的優(yōu)勢(shì)。
　　本文首先針對(duì)空間飛行器在軌姿態(tài)動(dòng)力學(xué)基本理論知識(shí),建立了普通的剛體小衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程。然后根據(jù)主動(dòng)隔振的思想原理,提出實(shí)現(xiàn)把噪聲源從根本上阻斷其傳播途徑的方法

2、。把衛(wèi)星分為兩個(gè)部分分別是凈荷模塊與服務(wù)模塊,凈荷模塊主要是提供給敏感器件安裝的位置,并且需要極低的噪聲環(huán)境的模塊。服務(wù)模塊主要是為凈荷模塊提供服務(wù)支持的模塊,是星體上主要的噪聲源所在地。凈荷模塊與服務(wù)模塊之間的相對(duì)位置測(cè)量、能量交換和凈荷模塊的姿態(tài)改變,主要是通過一些不接觸的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成的。在機(jī)械上這兩部分是完全沒有剛性連接的。
　　其次是根據(jù)雙體衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),運(yùn)用相關(guān)的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)知識(shí)對(duì)雙體衛(wèi)星的兩個(gè)模塊進(jìn)行撓性和非

3、撓性的數(shù)學(xué)模型與控制模型的建立。最后就是在建立的控制模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)行模型仿真并與不采用雙體衛(wèi)星這種特殊結(jié)構(gòu)的普通衛(wèi)星進(jìn)行對(duì)比分析。
　　雙體衛(wèi)星從結(jié)構(gòu)上入手,把噪聲徹底的隔離出去。然而這樣也增加了控制難度,凈荷模塊的姿態(tài)控制不受到服務(wù)模塊姿態(tài)控制和兩個(gè)模塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的影響。而服務(wù)模塊通過不接觸的相對(duì)位置傳感器來獲取與凈荷模塊的相對(duì)位置關(guān)系,從而控制其姿態(tài)位置。相對(duì)位置的控制也是通過控制服務(wù)模塊的姿態(tài)來完成的。這樣一來凈荷模塊自