現(xiàn)代科技飛速發(fā)展,航天技術(shù)作為各國都投入大量資源發(fā)展的頂尖科技領(lǐng)域,已經(jīng)成為衡量一個國家硬實力的重要標(biāo)準(zhǔn)。目前,航天領(lǐng)域的任務(wù)多種多樣,復(fù)雜程度不斷提高,難度越來越大,對航天器的要求也越來越高。在研制航天器過程中,通常需要對其進(jìn)行預(yù)先的地面仿真和實驗,以確保方案設(shè)計的合理性和控制參數(shù)選取的準(zhǔn)確性,從而降低風(fēng)險,節(jié)約成本。在這種背景下,本文研究了基于五自由度氣浮運動模擬器的姿態(tài)測量與控制的相關(guān)關(guān)鍵問題。首先分析了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在航天器地面模擬領(lǐng)域,國外的研究相對成熟,國內(nèi)也加大了研究力度,已有多套設(shè)備投入使用。在姿態(tài)融合算法研究方面,主要分為確定性算法和狀態(tài)估計算法,相比之下,狀態(tài)估計算法的精度更高,應(yīng)用范圍更廣。在航天器姿態(tài)機動方面,與傳統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)（如磁力矩器、噴氣裝置、飛輪等）相比,單框架控制力矩陀螺（SGCMG）具有輸出力矩連續(xù)穩(wěn)定且精度高、結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速等優(yōu)點,因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。給出了五自由度氣浮運動模擬器的結(jié)構(gòu)和組成,建立了數(shù)學(xué)模型。分析了模擬器的自動配平系統(tǒng)和質(zhì)心慣量獨立調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作方式,在此基礎(chǔ)上,研究了當(dāng)質(zhì)心慣量時,配平質(zhì)量塊對模擬器... 

【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)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SSACS模擬器

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-1SSACS模擬器圖1-2SADS模擬器美國加利福尼亞理工學(xué)院制作的地面模擬器（FCT）[25-31]由2個氣浮臺組成。FCT的每套模擬器都搭載了多種姿態(tài)測量和控制傳感器。該五自由度氣浮臺可以實現(xiàn)平面內(nèi)的二維運動和一維轉(zhuǎn)動，球軸承可以增加另外的二維轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)五自由度模擬。在兩個水平方向的轉(zhuǎn)動為±30°。圖1-3編隊控制實驗平臺2011年，美國倫斯勒理工學(xué)院對5自由度模擬器進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了一套擁有六個自由度的氣浮平臺[32-36]。在兩個水平方向的轉(zhuǎn)動為±30°，在豎直方向的轉(zhuǎn)動為±360°。在轉(zhuǎn)動平臺下面加入了重力補償裝置，在俯仰軸向增加了一個自由度，從而實現(xiàn)了6自由度地面模擬。這臺6自由度模擬器能更好的模擬航天器在太空中的在軌狀態(tài)，但是該模擬器的配平只能依賴于人工，精度較差，重力矩影響依然不可忽略。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-1SSACS模擬器圖1-2SADS模擬器美國加利福尼亞理工學(xué)院制作的地面模擬器（FCT）[25-31]由2個氣浮臺組成。FCT的每套模擬器都搭載了多種姿態(tài)測量和控制傳感器。該五自由度氣浮臺可以實現(xiàn)平面內(nèi)的二維運動和一維轉(zhuǎn)動，球軸承可以增加另外的二維轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)五自由度模擬。在兩個水平方向的轉(zhuǎn)動為±30°。圖1-3編隊控制實驗平臺2011年，美國倫斯勒理工學(xué)院對5自由度模擬器進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了一套擁有六個自由度的氣浮平臺[32-36]。在兩個水平方向的轉(zhuǎn)動為±30°，在豎直方向的轉(zhuǎn)動為±360°。在轉(zhuǎn)動平臺下面加入了重力補償裝置，在俯仰軸向增加了一個自由度，從而實現(xiàn)了6自由度地面模擬。這臺6自由度模擬器能更好的模擬航天器在太空中的在軌狀態(tài)，但是該模擬器的配平只能依賴于人工，精度較差，重力矩影響依然不可忽略。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]EtherCAT在編隊衛(wèi)星動力學(xué)仿真測試中的應(yīng)用研究[J]. 張少坡,陸文高,趙川,王夢園.  電子測量技術(shù). 2019(03)
[2]單框架控制力矩陀螺的動力學(xué)分析[J]. 劉曉東,陳明花,徐學(xué)偉.  制造業(yè)自動化. 2012(03)
[3]200Nms單框架控制力矩陀螺研制[J]. 魏大忠,張激揚,武登云,李剛.  空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2011(06)
[4]控制力矩陀螺用高速高精度無刷直流電機控制系統(tǒng)[J]. 姚嘉,劉剛,房建成.  微計算機信息. 2005(15)
[5]粒子濾波算法綜述[J]. 胡士強,敬忠良.  控制與決策. 2005(04)

博士論文
[1]衛(wèi)星快速姿態(tài)機動過程中SGCMG奇異規(guī)避方法研究[D]. 侯志立.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]小衛(wèi)星敏捷姿態(tài)控制及全物理仿真技術(shù)研究[D]. 林魯超.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 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]晃動與微振動全物理仿真試驗系統(tǒng)研究[D]. 張寒冰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]控制力矩陀螺群的操縱律研究[D]. 職光伸.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于控制力矩陀螺的衛(wèi)星姿態(tài)機動技術(shù)研究[D]. 陸丹萍.上海交通大學(xué) 2015
[6]應(yīng)用控制力矩陀螺的敏捷衛(wèi)星姿態(tài)機動控制研究[D]. 程國棟.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]控制力矩陀螺系統(tǒng)伺服控制研究[D]. 張佳為.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3390599