卫星地面全物理仿真系统关键技术研究
发布时间：2021-06-01 00:23
随着2020年5月5日18时0分,长征五号B运载火箭的成功首飞,我国离成功建设自己的载人空间站又近了一步。航天技术和卫星技术的发展受到卫星本身及发射、维护成本的限制,航天新技术的应用必须通过地面仿真验证系统的重重验证,尤其是基于三轴气浮台构建的卫星地面全物理仿真系统,越来越受到航天领域研发人员的重视。三轴气浮台是卫星地面全物理仿真系统的核心装备,三轴气浮台依靠气浮球轴承浮起时抵消重力,具有很小的摩擦力和摩擦力矩,用于模拟卫星在轨运行时特殊的微干扰动力学环境。三轴气浮台的转动惯量、姿态控制以及质心调平衡是卫星地面全物理仿真系统能够正常开展试验工作的关键技术,本文围绕上述几个关键问题开展研究,对于卫星地面全物理仿真系统的研发具有重要的研究意义和实用价值。首先,总结了目前国内外在三轴气浮台研究、转动惯量测量、姿态控制和质心调平衡的发展和研究现状,分析了世界上的研究人员在卫星地面全物理仿真系统领域的研究成果。然后通过方向余弦矩阵、欧拉角、四元数以及刚体的角动量定理分别建立了三轴气浮台的运动学方程和动力学方程。其次,在三轴气浮台动力学模型基础上,给出了三轴气浮台系统的待辨识的数学模型。通过建立三...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三轴气浮台系统示意图
哈尔滨工业大学硕士学位论文3承支撑起的直径4英尺的八角形平台。该平台承载数个卫星子系统，包括速率陀螺、推进器、反作用飞轮、太阳传感器和机载控制计算机等。这种自由浮动设计模拟了卫星姿态动力学在实验室环境中的搭建。图1-2TASSTOPView美国海军研究生院机械与宇航工程系为了用地基航天模拟器模拟太空环境，考虑用在球形空气轴承系统上的三轴旋转刚性航天器模拟器，即三轴气浮台仿真系统。估计航天器的惯性特性的方法以及质心的位置用批量最小二乘估计表示，用自动平衡系统以补偿质量偏移量，自动质量平衡系统的自适应控制也在消除偏离旋转中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上实现了这项技术,如图1-3为TAS2实物图。图1-3NPSThree-AxisSimulator2英国南安普顿大学工程科学学院为了测试航天器编队的平稳飞行测试控制技术，研究了在地面用五自由度气浮台进行测试，并且提供了两种互补的硬件测试
哈尔滨工业大学硕士学位论文3承支撑起的直径4英尺的八角形平台。该平台承载数个卫星子系统，包括速率陀螺、推进器、反作用飞轮、太阳传感器和机载控制计算机等。这种自由浮动设计模拟了卫星姿态动力学在实验室环境中的搭建。图1-2TASSTOPView美国海军研究生院机械与宇航工程系为了用地基航天模拟器模拟太空环境，考虑用在球形空气轴承系统上的三轴旋转刚性航天器模拟器，即三轴气浮台仿真系统。估计航天器的惯性特性的方法以及质心的位置用批量最小二乘估计表示，用自动平衡系统以补偿质量偏移量，自动质量平衡系统的自适应控制也在消除偏离旋转中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上实现了这项技术,如图1-3为TAS2实物图。图1-3NPSThree-AxisSimulator2英国南安普顿大学工程科学学院为了测试航天器编队的平稳飞行测试控制技术，研究了在地面用五自由度气浮台进行测试，并且提供了两种互补的硬件测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]商用卫星姿控反作用飞轮控制系统设计与实现[J]. 孔令波,陈茂胜,曲云昭,胡冰,于跃,邹吉炜. 电子测量与仪器学报. 2019(12)
[2]挠性卫星姿态机动三段式轨迹规划与滚动跟踪控制[J]. 范国伟,王绍举,徐伟,常琳,杨秀彬,王旻. 控制理论与应用. 2018(09)
[3]带挠性附件卫星转动惯量的在轨辨识[J]. 兰聪超,谭述君,吴志刚,李文博. 振动与冲击. 2017(08)
[4]大型三轴气浮台转动惯量和干扰力矩高精度联合辨识技术[J]. 洪振强,宋效正,吕旺,仲惟超,王田野. 航天器环境工程. 2017(01)
[5]气浮台质心漂移干扰力矩及最优参数研究[J]. 杜冬,王超,赵川. 机械工程学报. 2016(19)
[6]多刚体卫星转动惯量在轨辨识[J]. 许莹,吕旺,李云端,张大伟. 空间控制技术与应用. 2015(06)
[7]基于推力器的组合航天器质量特性辨识方法研究[J]. 侯振东,王兆魁,张育林. 航天控制. 2015(01)
[8]一种在轨卫星质量特性计算方法[J]. 张洪波,武向军,刘天雄,丛飞,周耀华. 航天器工程. 2013(06)
[9]三轴姿态控制仿真系统快速自动精确调平方法研究及仿真[J]. 戴路,金光. 清华大学学报(自然科学版). 2011(08)
[10]采用框架角受限控制力矩陀螺的航天器姿态机动控制[J]. 郭延宁,李传江,张永合,马广富. 航空学报. 2011(07)
博士论文
[1]敏捷卫星大角度姿态机动与稳定控制研究[D]. 辛星.北京理工大学 2016
[2]敏捷卫星姿态快速机动与稳定控制方法研究[D]. 叶东.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于细胞星的整星质量特性辨识与细胞星安装位姿确定[D]. 刘姝.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于混合执行机构的敏捷卫星姿态控制[D]. 张智飞.哈尔滨工业大学 2019
[3]三轴气浮台质量特性优化设计及其参数辨识方法研究[D]. 林海奇.哈尔滨工业大学 2018
[4]三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究[D]. 李丹阳.哈尔滨工业大学 2018
[5]三轴气浮台结构变形分析与调平衡技术研究[D]. 李稳.国防科学技术大学 2016
[6]复摆法测量弹体转动惯量的研究[D]. 郑英杰.长春理工大学 2013
[7]三轴气浮转台系统技术实现研究[D]. 毕国龙.哈尔滨工业大学 2012
[8]三轴气浮台的鲁棒控制系统设计与仿真[D]. 池维超.哈尔滨工业大学 2010
[9]H∞混合灵敏度设计问题仿真研究[D]. 樊树军.哈尔滨工业大学 2010
[10]卫星及气浮台质量特性的在线辨识算法研究[D]. 王书廷.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3209275
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三轴气浮台系统示意图
哈尔滨工业大学硕士学位论文3承支撑起的直径4英尺的八角形平台。该平台承载数个卫星子系统，包括速率陀螺、推进器、反作用飞轮、太阳传感器和机载控制计算机等。这种自由浮动设计模拟了卫星姿态动力学在实验室环境中的搭建。图1-2TASSTOPView美国海军研究生院机械与宇航工程系为了用地基航天模拟器模拟太空环境，考虑用在球形空气轴承系统上的三轴旋转刚性航天器模拟器，即三轴气浮台仿真系统。估计航天器的惯性特性的方法以及质心的位置用批量最小二乘估计表示，用自动平衡系统以补偿质量偏移量，自动质量平衡系统的自适应控制也在消除偏离旋转中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上实现了这项技术,如图1-3为TAS2实物图。图1-3NPSThree-AxisSimulator2英国南安普顿大学工程科学学院为了测试航天器编队的平稳飞行测试控制技术，研究了在地面用五自由度气浮台进行测试，并且提供了两种互补的硬件测试
哈尔滨工业大学硕士学位论文3承支撑起的直径4英尺的八角形平台。该平台承载数个卫星子系统，包括速率陀螺、推进器、反作用飞轮、太阳传感器和机载控制计算机等。这种自由浮动设计模拟了卫星姿态动力学在实验室环境中的搭建。图1-2TASSTOPView美国海军研究生院机械与宇航工程系为了用地基航天模拟器模拟太空环境，考虑用在球形空气轴承系统上的三轴旋转刚性航天器模拟器，即三轴气浮台仿真系统。估计航天器的惯性特性的方法以及质心的位置用批量最小二乘估计表示，用自动平衡系统以补偿质量偏移量，自动质量平衡系统的自适应控制也在消除偏离旋转中心起到重要作用[5]，并在ThreeAxisSimulator2（TAS2）上实现了这项技术,如图1-3为TAS2实物图。图1-3NPSThree-AxisSimulator2英国南安普顿大学工程科学学院为了测试航天器编队的平稳飞行测试控制技术，研究了在地面用五自由度气浮台进行测试，并且提供了两种互补的硬件测试
【参考文献】：
期刊论文
[1]商用卫星姿控反作用飞轮控制系统设计与实现[J]. 孔令波,陈茂胜,曲云昭,胡冰,于跃,邹吉炜. 电子测量与仪器学报. 2019(12)
[2]挠性卫星姿态机动三段式轨迹规划与滚动跟踪控制[J]. 范国伟,王绍举,徐伟,常琳,杨秀彬,王旻. 控制理论与应用. 2018(09)
[3]带挠性附件卫星转动惯量的在轨辨识[J]. 兰聪超,谭述君,吴志刚,李文博. 振动与冲击. 2017(08)
[4]大型三轴气浮台转动惯量和干扰力矩高精度联合辨识技术[J]. 洪振强,宋效正,吕旺,仲惟超,王田野. 航天器环境工程. 2017(01)
[5]气浮台质心漂移干扰力矩及最优参数研究[J]. 杜冬,王超,赵川. 机械工程学报. 2016(19)
[6]多刚体卫星转动惯量在轨辨识[J]. 许莹,吕旺,李云端,张大伟. 空间控制技术与应用. 2015(06)
[7]基于推力器的组合航天器质量特性辨识方法研究[J]. 侯振东,王兆魁,张育林. 航天控制. 2015(01)
[8]一种在轨卫星质量特性计算方法[J]. 张洪波,武向军,刘天雄,丛飞,周耀华. 航天器工程. 2013(06)
[9]三轴姿态控制仿真系统快速自动精确调平方法研究及仿真[J]. 戴路,金光. 清华大学学报(自然科学版). 2011(08)
[10]采用框架角受限控制力矩陀螺的航天器姿态机动控制[J]. 郭延宁,李传江,张永合,马广富. 航空学报. 2011(07)
博士论文
[1]敏捷卫星大角度姿态机动与稳定控制研究[D]. 辛星.北京理工大学 2016
[2]敏捷卫星姿态快速机动与稳定控制方法研究[D]. 叶东.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于细胞星的整星质量特性辨识与细胞星安装位姿确定[D]. 刘姝.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于混合执行机构的敏捷卫星姿态控制[D]. 张智飞.哈尔滨工业大学 2019
[3]三轴气浮台质量特性优化设计及其参数辨识方法研究[D]. 林海奇.哈尔滨工业大学 2018
[4]三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究[D]. 李丹阳.哈尔滨工业大学 2018
[5]三轴气浮台结构变形分析与调平衡技术研究[D]. 李稳.国防科学技术大学 2016
[6]复摆法测量弹体转动惯量的研究[D]. 郑英杰.长春理工大学 2013
[7]三轴气浮转台系统技术实现研究[D]. 毕国龙.哈尔滨工业大学 2012
[8]三轴气浮台的鲁棒控制系统设计与仿真[D]. 池维超.哈尔滨工业大学 2010
[9]H∞混合灵敏度设计问题仿真研究[D]. 樊树军.哈尔滨工业大学 2010
[10]卫星及气浮台质量特性的在线辨识算法研究[D]. 王书廷.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3209275
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