基于Modelica的衛(wèi)星多領(lǐng)域建模與仿真方法研究.pdf

1、衛(wèi)星是由機、電、熱、控等不同學(xué)科領(lǐng)域構(gòu)成的有機整體，各領(lǐng)域間相互耦合，高精度、高置信度仿真要求衛(wèi)星仿真模型應(yīng)體現(xiàn)出其系統(tǒng)內(nèi)多領(lǐng)域間的耦合關(guān)系。然而，目前衛(wèi)星建模與仿真技術(shù)研究大部分仍局限于單個領(lǐng)域，很少涉及全系統(tǒng)多領(lǐng)域的建模與仿真，難以考慮領(lǐng)域間的耦合關(guān)系，從而制約了系統(tǒng)仿真可信程度的進一步提高。本論文圍繞衛(wèi)星多領(lǐng)域耦合建模與仿真方法開展研究，探索基于Modelica建立衛(wèi)星耦合較為緊密的多個分系統(tǒng)多領(lǐng)域耦合模型的技術(shù)途徑，取得如下創(chuàng)新

2、研究成果：
　　針對衛(wèi)星姿態(tài)控制用飛輪的高置信度建模與數(shù)學(xué)仿真問題，在飛輪的控制、電氣、力學(xué)等多領(lǐng)域數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，基于Dymola軟件建立了飛輪的多領(lǐng)域仿真模型，利用該模型對設(shè)定工況下的飛輪動態(tài)特性進行了數(shù)學(xué)仿真，并進一步分析了飛輪的多領(lǐng)域耦合特性。通過采用Modelica統(tǒng)一建模語言，實現(xiàn)了飛輪不同學(xué)科領(lǐng)域模型之間的無縫集成和數(shù)據(jù)交換，提高了飛輪的建模與仿真精度。
　　針對典型的衛(wèi)星太陽電池陣—蓄電池組電源系統(tǒng)，首先給

3、出了電源系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)以及太陽電池陣、鎳氫蓄電池、電源控制器等數(shù)學(xué)或原理模型，利用Dymola軟件分別建立了太陽電池陣、鎳氫蓄電池組和電源控制器的仿真模型，并針對DET母線全調(diào)節(jié)方式的電源系統(tǒng)建立了包含光、電、熱、化學(xué)、控制等耦合較為緊密的多領(lǐng)域Dymola仿真模型。最后，在給定條件下對電源系統(tǒng)動態(tài)特性進行了仿真驗證，并分析了系統(tǒng)內(nèi)的多領(lǐng)域耦合特性。
　　建立了衛(wèi)星軌道/姿態(tài)運動、姿態(tài)控制器、太陽輻照等Dymola仿真模型，集成已建