快速機(jī)動(dòng)衛(wèi)星姿態(tài)確定與控制算法研究.pdf

1、航天器的大角度快速機(jī)動(dòng)中的姿態(tài)確定問題已經(jīng)成為近年來的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)，高精度、大角度的快速機(jī)動(dòng)任務(wù)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)與姿態(tài)控制系統(tǒng)同時(shí)提出了較高的精度要求，針對(duì)這一背景，本次研究主要圍繞快速機(jī)動(dòng)衛(wèi)星姿態(tài)確定與控制問題的以下方面進(jìn)行：
　　快速機(jī)動(dòng)衛(wèi)星姿態(tài)確定算法的設(shè)計(jì)。首先，針對(duì)姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型非線性強(qiáng)的特性，引入誤差模型的概念，基于最小模型誤差原理，給出了模型誤差的狀態(tài)估計(jì)方程，對(duì)于濾波系統(tǒng)模型進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于濾波精度的提升

2、；針對(duì)星敏感器精度高但采樣周期長，陀螺儀精度相對(duì)較低但采樣周期短的特性，引入互補(bǔ)濾波算法，給出了對(duì)于衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)的互補(bǔ)濾波算法；針對(duì)近似線性模型與真實(shí)模型相差較大的特性，引入魯棒濾波算法，將系統(tǒng)誤差視為系統(tǒng)模型中的不確定項(xiàng)，通過矩陣不等式變換將誤差方差矩陣限定在某一可接受范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)。其中基于最小模型誤差原理的改進(jìn)EKF算法與基于互補(bǔ)濾波算法的姿態(tài)確定算法均屬于本次研究的創(chuàng)新內(nèi)容。
　　快速機(jī)動(dòng)衛(wèi)星時(shí)間最

3、優(yōu)路徑的設(shè)計(jì)。采用偽譜法與配點(diǎn)法對(duì)于衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)進(jìn)行路徑規(guī)劃，基于輸出力矩處于飽和狀態(tài)時(shí)有時(shí)間最優(yōu)路徑的假設(shè)條件，給出了衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的時(shí)間最優(yōu)路徑。對(duì)于衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的時(shí)間最優(yōu)問題進(jìn)行描述，引入配點(diǎn)法與偽譜法，給出了基于這兩種方法的非線性規(guī)劃模型，對(duì)于衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)中的三軸耦合與三軸獨(dú)立情形分別進(jìn)行分析，給出了rest to rest機(jī)動(dòng)的時(shí)間最優(yōu)路徑。同時(shí)基于傳統(tǒng)的Bang-Bang控制律設(shè)計(jì)衛(wèi)星單軸機(jī)動(dòng)的最優(yōu)路徑，對(duì)二者的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比