一种用于SGCMG奇异规避的CVP轨迹规划

发布时间：2021-05-15 14:34

　　采用单框架控制力矩陀螺（SGCMG）作为执行机构的小型敏捷卫星在姿态机动过程中存在着奇异问题。本文从SGCMG姿态控制系统整体出发,将奇异问题转化为状态约束的动态控制问题,基于控制变量参数化（CVP）方法,设计了一种用于SGCMG奇异规避的轨迹规划。该算法在实现小型敏捷卫星大角度姿态机动过程无奇异的基础上,将SGCMG框架角转速的最优轨迹通过CVP方法进行分段线性规划。这种规划策略对框架伺服系统的算法设计无复杂要求,仅需要简单的加减速控制,从而节约了星上资源。在轨迹规划实现过程中,考虑了工程实际中的约束条件,可以按照姿态机动任务要求规划出一条综合考虑能量资源和目标精度的最优轨迹。仿真结果表明:该算法实现了姿态参数轨迹和星体角速度轨迹的平缓变化,目标误差在1×10^-3量级,星体在机动过程中运行稳定,SGCMG不会出现奇异现象。 

【文章来源】：空间控制技术与应用. 2020,46(04)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【文章目录】：
0 引言
1 数学模型
    1.1 姿态运动学方程
    1.2 姿态动力学方程
    1.3 SGCMG构型奇异分析
2 控制变量参数化算法
    2.1 最优控制问题
    2.2 CVP方法原理
    2.3 基于CVP方法的轨迹规划
3 仿真分析
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑单框架控制力矩陀螺性能约束的小卫星姿态星载控制[J]. 李德婷,张元媛,王华.  上海航天. 2019(03)
[2]采用滑模观测器的SGCMG框架伺服系统研究[J]. 于跃,戴路,陈茂胜,孔令波,王超群,胡冰.  电子测量技术. 2019(04)
[3]基于自适应高斯伪谱法的SGCMG无奇异框架角轨迹规划[J]. 孙志远,金光,张刘,徐开,杨秀彬.  宇航学报. 2012(05)

博士论文
[1]控制变量参数化最优控制问题计算方法研究[D]. 刘平.浙江大学 2017

硕士论文
[1]应用控制力矩陀螺的卫星姿态控制研究[D]. 朱津津.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3187808