大型挠性卫星动力学与自抗扰控制研究

大型挠性卫星动力学与自抗扰控制研究

论文摘要

随着航天技术的不断发展,研制跟踪与数据中继卫星技术成为必然,为解决中继星动力学系统建模的复杂性问题,各国学者提出了众多建模方法,其中包括柔性多体系统动力学的单向递推组集建模方法,该方法旨在获得一种能提高仿真计算精度、效率与稳定性的数值计算模型。本文根据跟踪与数据中继卫星的特点,太阳帆板为附件中最大的柔性附件,模型不考虑液体晃动,天线未打开的状态,只考虑中心刚体和帆板,先建立帆板单柔体的动力学,又根据运动学递推关系,得到卫星系统的动力学模型。中继星除受到空间的一些干扰力矩,反作用飞轮的力矩外,在太阳帆板展开过程中主要受到太阳帆板展开驱动机构、展开控制机构、锁定机构所产生的力矩,确定帆板的技术参数,应用有限元分析,求出振动参数。用Pro- ENGINEER建立中继星的立体模型,从而得到质量特性参数。建立的动力学模型,利用matlab搭建模型,并且对太阳帆板展开的动态过程进行了仿真,并对仿真结果进行分析。继而进行了自抗扰姿态控制器设计,并对姿态角和姿态角速度的响应等方面进行分析,表明自抗扰姿态控制器,,对实现挠性多体卫星的高精度高稳定度姿态控制,具有一定的应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题来源
  • 1.2 课题研究的目的和意义
  • 1.3 国内外研究现状及分析
  • 1.4 本文主要工作
  • 第2章 挠性卫星动力学建模与分析
  • 2.1 引言
  • 2.2 系统描述
  • 2.2.1 中继星模型
  • 2.2.2 技术流程
  • 2.3 单柔体的运动学关系
  • 2.4 单柔体动力学方程
  • 2.5 邻接物体的运动学关系
  • 2.6 系统的动力学方程
  • 2.7 参数求解
  • 2.7.1 有限元分析
  • 2.7.2 中继星的质量特性
  • 2.7.3 相关的矢径
  • 2.8 本章小结
  • 第3章 帆板展开、锁定机构与展开仿真
  • 3.1 引言
  • 3.2 太阳帆板展开机构
  • 3.2.1 太阳帆板展开驱动机构
  • 3.2.2 太阳帆板展开控制机构
  • 3.2.3 太阳帆板锁定机构
  • 3.3 帆板展开仿真
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 大挠性多体卫星的自抗扰姿态控制
  • 4.1 引言
  • 4.1.1 动力学模型处理
  • 4.1.2 双闭环自抗扰姿态控制器
  • 4.1.3 仿真结果
  • 4.2 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 相关论文文献

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