隨著2020年5月5日18時0分,長征五號B運載火箭的成功首飛,我國離成功建設(shè)自己的載人空間站又近了一步。航天技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展受到衛(wèi)星本身及發(fā)射、維護成本的限制,航天新技術(shù)的應(yīng)用必須通過地面仿真驗證系統(tǒng)的重重驗證,尤其是基于三軸氣浮臺構(gòu)建的衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng),越來越受到航天領(lǐng)域研發(fā)人員的重視。三軸氣浮臺是衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)的核心裝備,三軸氣浮臺依靠氣浮球軸承浮起時抵消重力,具有很小的摩擦力和摩擦力矩,用于模擬衛(wèi)星在軌運行時特殊的微干擾動力學(xué)環(huán)境。三軸氣浮臺的轉(zhuǎn)動慣量、姿態(tài)控制以及質(zhì)心調(diào)平衡是衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)能夠正常開展試驗工作的關(guān)鍵技術(shù),本文圍繞上述幾個關(guān)鍵問題開展研究,對于衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)的研發(fā)具有重要的研究意義和實用價值。首先,總結(jié)了目前國內(nèi)外在三軸氣浮臺研究、轉(zhuǎn)動慣量測量、姿態(tài)控制和質(zhì)心調(diào)平衡的發(fā)展和研究現(xiàn)狀,分析了世界上的研究人員在衛(wèi)星地面全物理仿真系統(tǒng)領(lǐng)域的研究成果。然后通過方向余弦矩陣、歐拉角、四元數(shù)以及剛體的角動量定理分別建立了三軸氣浮臺的運動學(xué)方程和動力學(xué)方程。其次,在三軸氣浮臺動力學(xué)模型基礎(chǔ)上,給出了三軸氣浮臺系統(tǒng)的待辨識的數(shù)學(xué)模型。通過建立三... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三軸氣浮臺系統(tǒng)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3承支撐起的直徑4英尺的八角形平臺。該平臺承載數(shù)個衛(wèi)星子系統(tǒng)，包括速率陀螺、推進器、反作用飛輪、太陽傳感器和機載控制計算機等。這種自由浮動設(shè)計模擬了衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)在實驗室環(huán)境中的搭建。圖1-2TASSTOPView美國海軍研究生院機械與宇航工程系為了用地基航天模擬器模擬太空環(huán)境，考慮用在球形空氣軸承系統(tǒng)上的三軸旋轉(zhuǎn)剛性航天器模擬器，即三軸氣浮臺仿真系統(tǒng)。估計航天器的慣性特性的方法以及質(zhì)心的位置用批量最小二乘估計表示，用自動平衡系統(tǒng)以補償質(zhì)量偏移量，自動質(zhì)量平衡系統(tǒng)的自適應(yīng)控制也在消除偏離旋轉(zhuǎn)中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上實現(xiàn)了這項技術(shù),如圖1-3為TAS2實物圖。圖1-3NPSThree-AxisSimulator2英國南安普頓大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院為了測試航天器編隊的平穩(wěn)飛行測試控制技術(shù)，研究了在地面用五自由度氣浮臺進行測試，并且提供了兩種互補的硬件測試

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文3承支撐起的直徑4英尺的八角形平臺。該平臺承載數(shù)個衛(wèi)星子系統(tǒng)，包括速率陀螺、推進器、反作用飛輪、太陽傳感器和機載控制計算機等。這種自由浮動設(shè)計模擬了衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)在實驗室環(huán)境中的搭建。圖1-2TASSTOPView美國海軍研究生院機械與宇航工程系為了用地基航天模擬器模擬太空環(huán)境，考慮用在球形空氣軸承系統(tǒng)上的三軸旋轉(zhuǎn)剛性航天器模擬器，即三軸氣浮臺仿真系統(tǒng)。估計航天器的慣性特性的方法以及質(zhì)心的位置用批量最小二乘估計表示，用自動平衡系統(tǒng)以補償質(zhì)量偏移量，自動質(zhì)量平衡系統(tǒng)的自適應(yīng)控制也在消除偏離旋轉(zhuǎn)中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上實現(xiàn)了這項技術(shù),如圖1-3為TAS2實物圖。圖1-3NPSThree-AxisSimulator2英國南安普頓大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院為了測試航天器編隊的平穩(wěn)飛行測試控制技術(shù)，研究了在地面用五自由度氣浮臺進行測試，并且提供了兩種互補的硬件測試

【參考文獻】：
期刊論文
[1]商用衛(wèi)星姿控反作用飛輪控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 孔令波,陳茂勝,曲云昭,胡冰,于躍,鄒吉煒.  電子測量與儀器學(xué)報. 2019(12)
[2]撓性衛(wèi)星姿態(tài)機動三段式軌跡規(guī)劃與滾動跟蹤控制[J]. 范國偉,王紹舉,徐偉,常琳,楊秀彬,王旻.  控制理論與應(yīng)用. 2018(09)
[3]帶撓性附件衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量的在軌辨識[J]. 蘭聰超,譚述君,吳志剛,李文博.  振動與沖擊. 2017(08)
[4]大型三軸氣浮臺轉(zhuǎn)動慣量和干擾力矩高精度聯(lián)合辨識技術(shù)[J]. 洪振強,宋效正,呂旺,仲惟超,王田野.  航天器環(huán)境工程. 2017(01)
[5]氣浮臺質(zhì)心漂移干擾力矩及最優(yōu)參數(shù)研究[J]. 杜冬,王超,趙川.  機械工程學(xué)報. 2016(19)
[6]多剛體衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量在軌辨識[J]. 許瑩,呂旺,李云端,張大偉.  空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2015(06)
[7]基于推力器的組合航天器質(zhì)量特性辨識方法研究[J]. 侯振東,王兆魁,張育林.  航天控制. 2015(01)
[8]一種在軌衛(wèi)星質(zhì)量特性計算方法[J]. 張洪波,武向軍,劉天雄,叢飛,周耀華.  航天器工程. 2013(06)
[9]三軸姿態(tài)控制仿真系統(tǒng)快速自動精確調(diào)平方法研究及仿真[J]. 戴路,金光.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(08)
[10]采用框架角受限控制力矩陀螺的航天器姿態(tài)機動控制[J]. 郭延寧,李傳江,張永合,馬廣富.  航空學(xué)報. 2011(07)

博士論文
[1]敏捷衛(wèi)星大角度姿態(tài)機動與穩(wěn)定控制研究[D]. 辛星.北京理工大學(xué) 2016
[2]敏捷衛(wèi)星姿態(tài)快速機動與穩(wěn)定控制方法研究[D]. 葉東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于細胞星的整星質(zhì)量特性辨識與細胞星安裝位姿確定[D]. 劉姝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于混合執(zhí)行機構(gòu)的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)控制[D]. 張智飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[3]三軸氣浮臺質(zhì)量特性優(yōu)化設(shè)計及其參數(shù)辨識方法研究[D]. 林海奇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]三軸氣浮臺質(zhì)量特性辨識相關(guān)技術(shù)研究[D]. 李丹陽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[5]三軸氣浮臺結(jié)構(gòu)變形分析與調(diào)平衡技術(shù)研究[D]. 李穩(wěn).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[6]復(fù)擺法測量彈體轉(zhuǎn)動慣量的研究[D]. 鄭英杰.長春理工大學(xué) 2013
[7]三軸氣浮轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)研究[D]. 畢國龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[8]三軸氣浮臺的魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真[D]. 池維超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[9]H∞混合靈敏度設(shè)計問題仿真研究[D]. 樊樹軍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[10]衛(wèi)星及氣浮臺質(zhì)量特性的在線辨識算法研究[D]. 王書廷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3209275