衛(wèi)星及氣浮臺(tái)質(zhì)量特性的在線辨識(shí)算法研究.pdf

1、衛(wèi)星質(zhì)量特性對(duì)姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)及控制效果有著很大的影響。在軌運(yùn)行過程中，由于質(zhì)量消耗等原因會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及質(zhì)心位置的變化，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星質(zhì)量特性的在線辨識(shí)能夠有效提高姿態(tài)控制精度。氣浮臺(tái)能夠模擬衛(wèi)星在軌失重條件下的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)物理仿真的核心部件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)心偏移引起的重力干擾力矩等決定了基于氣浮臺(tái)的衛(wèi)星姿態(tài)物理仿真系統(tǒng)的性能，并且利用氣浮臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星質(zhì)量特性在線辨識(shí)算法的地面物理仿真驗(yàn)證，因此本文對(duì)衛(wèi)星和氣浮臺(tái)的質(zhì)量特

2、性及干擾力矩在線辨識(shí)問題進(jìn)行深入研究。論文的主要工作如下：
　　首先，研究了推力器控制的衛(wèi)星質(zhì)量特性在線辨識(shí)方法。該方法利用衛(wèi)星上的陀螺輸出和推力器控制指令作為算法的輸入，在修正的衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了衛(wèi)星質(zhì)量特性在線辨識(shí)遞推最小二乘算法，將質(zhì)心位置和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量矩陣的辨識(shí)解耦以降低辨識(shí)算法的維數(shù)，減少計(jì)算量。該方法無需增加額外的測(cè)量裝置和操作，能夠?qū)崿F(xiàn)在線辨識(shí)。
　　其次，針對(duì)反作用飛輪控制的衛(wèi)星，提出了一種衛(wèi)星質(zhì)量

3、特性在線辨識(shí)策略和辨識(shí)算法，并利用反作用飛輪產(chǎn)生擾動(dòng)力矩，推力器作為控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使用陀螺測(cè)量衛(wèi)星姿態(tài)角速度，實(shí)現(xiàn)推力器推力大小和方向等參數(shù)的在線辨識(shí)。
　　最后，結(jié)合五自由度氣浮臺(tái)開發(fā)，深入研究了氣浮臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)算法。由于氣浮臺(tái)平衡調(diào)試方法和手段的限制，實(shí)驗(yàn)過程中氣浮臺(tái)質(zhì)心與轉(zhuǎn)動(dòng)中心有一定的位置偏差，必將導(dǎo)致較大的重力干擾力矩，在辨識(shí)算法的推導(dǎo)過程中，重點(diǎn)考慮了重力干擾力矩的建模和參數(shù)辨識(shí)問題，推導(dǎo)了氣浮臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和重力干