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轨控操作对卫星姿态的影响分析及抑制方法

作　者: 艾奇
导　师: 葛升民
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 卫星轨道控制姿态控制推力矢量推力器质心
分类号: V448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着航天任务需求的多样化和复杂化，对现代卫星的轨道控制和姿态控制提出了新的要求。在轨道机动中，由于卫星自身燃料的消耗、有效载荷的分离等因素可能引起质心偏移，在特殊的空间环境中长时期的轨道操作会对卫星的姿态控制产生干扰力矩，严重影响卫星的姿态控制，本文针对长期轨道操作对于卫星姿态的影响提出了一种抑制方法，即新的推力矢量融合方法。首先基于现有卫星数据参数，分析推导一般卫星的动力学和运动学方程，利用四元数法和欧拉角法描述了卫星姿态运动学方程，模块化地引入了挠性姿态模块、空间干扰力矩模块以及转动部件干扰力矩模块，建立了卫星运动学和动力学模型。然后根据任务要求提出了推力矢量融合方法，详细分析推导了姿轨控推力器使用策略、质心实时估计方法、轨控脉宽按力臂分配以及姿轨控脉宽融合的算法以及实现方式，同时通过大量地面测试数据作为支撑验证其实际工程中的可行性。通过对比仿真实验进一步验证了新推力矢量融合方法的有效性和可行性，可以很好地抑制由于轨控喷气对于姿态控制产生的干扰力矩，同时能降低燃料损耗，缓解星上能源紧张问题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-13
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  7-8
  1.2 卫星姿轨控概论及国内外研究现状  8-11
    1.2.1 卫星轨道控制  8-9
    1.2.2 卫星姿态控制  9-11
  1.3 卫星轨控期间的姿态控制问题  11-12
  1.4 本文的主要研究内容  12-13
第2章卫星姿态描述与动力学建模  13-25
  2.1 引言  13
  2.2 象限线规定及坐标系定义  13-19
    2.2.1 象限线规定  13-14
    2.2.2 参考坐标系定义及坐标系之间的转换  14-19
  2.3 卫星本体动力学和运动学模型  19-24
    2.3.1 卫星姿态运动学模型  19-23
    2.3.2 卫星本体动力学模型  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章推力矢量融合  25-44
  3.1 引言  25
  3.2 提出背景  25-27
  3.3 姿轨控推力器使用策略  27-33
    3.3.1 推力器布局及主要性能参数  27-30
    3.3.2 轨道控制推力器使用策略  30-32
    3.3.3 姿态控制推力器使用策略  32-33
  3.4 质心实时估计  33-39
    3.4.1 卫星质心实时估计方法  33-36
    3.4.2 仿真研究  36-39
  3.5 轨控脉宽按力臂分配  39
    3.5.1 力臂分配原则  39
    3.5.2 力臂分配具体算法  39
  3.6 姿轨控脉宽融合  39-41
    3.6.1 输入参数  40
    3.6.2 脉宽融合算法  40-41
  3.7 目前推力矢量融合的优点  41-42
  3.8 本章小结  42-44
第4章推力矢量融合方法仿真及对比  44-57
  4.1 引言  44-45
  4.2 姿轨控推力器独立使用、轨控脉宽不按力臂分配  45-49
  4.3 简单推力矢量融合（轨控脉宽不按力臂分配）  49-52
  4.4 新推力矢量融合（轨控脉宽按力臂分配）  52-55
  4.5 本章小结  55-57
结论  57-59
参考文献  59-64
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  64-66
致谢  66

轨控操作对卫星姿态的影响分析及抑制方法

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