考虑单框架控制力矩陀螺性能约束的小卫星姿态星载控制

论文摘要

针对以单框架控制力矩陀螺（SGCMG）为姿态机动控制执行机构的小卫星,在姿态机动过程中SGCMG容易陷入奇异的问题,设计了一种姿态轨迹无奇异的快速规划和跟踪控制结合的姿态闭环控制方法。将平坦微分理论应用于姿态轨迹规划,设计了一种SGCMG无奇异的姿态轨迹快速规划方法,该方法综合考虑了实际姿态机动过程中存在的轨道角速度、重力梯度力矩等环境因素的影响。建立了基于误差修正罗德里格斯参数（MRP）的姿态动力学模型,并设计了基于MRP的滑模姿态跟踪控制器。仿真分析表明:该方法能在0.8 s内快速规划出一条关于能量指标的次优平滑路径,且在该姿态路径下,SGCMG不会出现奇异饱和失效现象;姿态跟踪控制器在机动稳定状态的跟踪误差在2×10-4以内。

论文目录

• 0 引言
• 1 动力学模型
•   1.1 姿态动力学模型
•   1.2 SGCMG动力学模型和奇异特性分析
• 2 在线控制方法设计
•   2.1 基于平坦微分理论的姿态轨迹规划
•     2.1.1 微分平坦系统
•     2.1.2 平坦输出基函数
•     2.1.3 非线性规划模型
•   2.2 姿态跟踪控制算法设计
•     2.2.1 基于跟踪误差的姿态动力学模型
•     2.2.2 滑模控制器设计
• 3 仿真算例
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李德婷,张元媛,王华

关键词: 姿态控制,单框架控制力矩陀螺,平坦微分,滑模控制,星载控制

来源: 上海航天 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 航空航天科学与工程

单位: 国防科技大学空天科学学院

分类号: V448.22

DOI: 10.19328/j.cnki.1006-1630.2019.03.013

页码: 90-96+137

总页数: 8

文件大小: 272K

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