本文關鍵詞：控制力矩陀螺群的操縱律研究

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【摘要】：因單框架控制力矩陀螺(SGCMGs)具有優(yōu)異的力矩放大能力及能量存儲能力,它被當作大型空間站和小型商業(yè)衛(wèi)星的姿態(tài)控制的執(zhí)行機構。在過去的幾十年里面,控制力矩陀螺群在姿態(tài)控制和角動量管理中被廣泛應用,這方面的研究已經較為深入,并應用在各類飛行任務當中。然而,在理論研究和實際的工程應用當中仍然存在諸多問題,其中包括系統(tǒng)性能的權衡、奇異逃離\回避操縱律的設計、算法實時性與算法驗證、以及考慮實際系統(tǒng)中存在的摩擦力矩及其他干擾力矩對系統(tǒng)的影響。本文研究的目的是設計新型操縱律,既能逃離\回避系統(tǒng)奇異狀態(tài)同時又能夠高精度地輸出期望力矩。本文的主要內容概括如下:首先,本文論述了在多個單框架控制力矩系統(tǒng)中存在的奇異問題,并利用易于理解的數(shù)學手段解釋了奇異性的問題。比較了三正交構型、金字塔構型及五棱錐構型的優(yōu)缺點。然后,選擇了金字塔構型作為檢驗所設計操縱律性能的系統(tǒng)構型。其次,研究了SGCMGs基本操縱律的原理,在偽逆操縱律的基礎上,設計了魯棒奇異操縱律、零運動操縱律,并將這幾種操縱律結合起來,設計了帶零運動的周期擾動魯棒奇異操縱律,既能夠有效回避操縱律又能夠在系統(tǒng)陷入奇異后快速逃離奇異。然后設計了一種考慮動摩擦及其他干擾力矩和框架伺服特性的新型操縱律。這種新型操縱律既能夠保證良好的奇異逃離\回避能力又能輸出高精度的期望力矩。最后,本文設計了用于測量SGCMGs力矩輸出性能,可用于驗證實際應用設計操縱律。該設備基于雙軸氣浮臺,提供了一個隔離的環(huán)境以提高測量精度。從硬件與軟件兩個方面進行設計,用來驗證本論文提出的操縱律的合理性及正確性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2

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本文編號：1140854