基于气浮台的航天器姿轨控地面模拟系统关键技术研究
发布时间：2021-09-08 10:09
现代科技飞速发展,航天技术作为各国都投入大量资源发展的顶尖科技领域,已经成为衡量一个国家硬实力的重要标准。目前,航天领域的任务多种多样,复杂程度不断提高,难度越来越大,对航天器的要求也越来越高。在研制航天器过程中,通常需要对其进行预先的地面仿真和实验,以确保方案设计的合理性和控制参数选取的准确性,从而降低风险,节约成本。在这种背景下,本文研究了基于五自由度气浮运动模拟器的姿态测量与控制的相关关键问题。首先分析了国内外相关领域的研究现状。在航天器地面模拟领域,国外的研究相对成熟,国内也加大了研究力度,已有多套设备投入使用。在姿态融合算法研究方面,主要分为确定性算法和状态估计算法,相比之下,状态估计算法的精度更高,应用范围更广。在航天器姿态机动方面,与传统的执行机构（如磁力矩器、喷气装置、飞轮等）相比,单框架控制力矩陀螺（SGCMG）具有输出力矩连续稳定且精度高、结构简单、响应迅速等优点,因此得到越来越广泛的应用。给出了五自由度气浮运动模拟器的结构和组成,建立了数学模型。分析了模拟器的自动配平系统和质心惯量独立调节系统的组成结构和工作方式,在此基础上,研究了当质心惯量时,配平质量块对模拟器...
【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】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SSACS模拟器
哈尔滨工业大学硕士学位论文-3-图1-1SSACS模拟器图1-2SADS模拟器美国加利福尼亚理工学院制作的地面模拟器（FCT）[25-31]由2个气浮台组成。FCT的每套模拟器都搭载了多种姿态测量和控制传感器。该五自由度气浮台可以实现平面内的二维运动和一维转动，球轴承可以增加另外的二维转动，从而实现五自由度模拟。在两个水平方向的转动为±30°。图1-3编队控制实验平台2011年，美国伦斯勒理工学院对5自由度模拟器进行了改进，开发了一套拥有六个自由度的气浮平台[32-36]。在两个水平方向的转动为±30°，在竖直方向的转动为±360°。在转动平台下面加入了重力补偿装置，在俯仰轴向增加了一个自由度，从而实现了6自由度地面模拟。这台6自由度模拟器能更好的模拟航天器在太空中的在轨状态，但是该模拟器的配平只能依赖于人工，精度较差，重力矩影响依然不可忽略。
哈尔滨工业大学硕士学位论文-3-图1-1SSACS模拟器图1-2SADS模拟器美国加利福尼亚理工学院制作的地面模拟器（FCT）[25-31]由2个气浮台组成。FCT的每套模拟器都搭载了多种姿态测量和控制传感器。该五自由度气浮台可以实现平面内的二维运动和一维转动，球轴承可以增加另外的二维转动，从而实现五自由度模拟。在两个水平方向的转动为±30°。图1-3编队控制实验平台2011年，美国伦斯勒理工学院对5自由度模拟器进行了改进，开发了一套拥有六个自由度的气浮平台[32-36]。在两个水平方向的转动为±30°，在竖直方向的转动为±360°。在转动平台下面加入了重力补偿装置，在俯仰轴向增加了一个自由度，从而实现了6自由度地面模拟。这台6自由度模拟器能更好的模拟航天器在太空中的在轨状态，但是该模拟器的配平只能依赖于人工，精度较差，重力矩影响依然不可忽略。
【参考文献】：
期刊论文
[1]EtherCAT在编队卫星动力学仿真测试中的应用研究[J]. 张少坡,陆文高,赵川,王梦园. 电子测量技术. 2019(03)
[2]单框架控制力矩陀螺的动力学分析[J]. 刘晓东,陈明花,徐学伟. 制造业自动化. 2012(03)
[3]200Nms单框架控制力矩陀螺研制[J]. 魏大忠,张激扬,武登云,李刚. 空间控制技术与应用. 2011(06)
[4]控制力矩陀螺用高速高精度无刷直流电机控制系统[J]. 姚嘉,刘刚,房建成. 微计算机信息. 2005(15)
[5]粒子滤波算法综述[J]. 胡士强,敬忠良. 控制与决策. 2005(04)
博士论文
[1]卫星快速姿态机动过程中SGCMG奇异规避方法研究[D]. 侯志立.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]小卫星敏捷姿态控制及全物理仿真技术研究[D]. 林鲁超.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 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]晃动与微振动全物理仿真试验系统研究[D]. 张寒冰.哈尔滨工业大学 2017
[4]控制力矩陀螺群的操纵律研究[D]. 职光伸.哈尔滨工业大学 2016
[5]基于控制力矩陀螺的卫星姿态机动技术研究[D]. 陆丹萍.上海交通大学 2015
[6]应用控制力矩陀螺的敏捷卫星姿态机动控制研究[D]. 程国栋.哈尔滨工业大学 2014
[7]控制力矩陀螺系统伺服控制研究[D]. 张佳为.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3390599
【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】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SSACS模拟器
哈尔滨工业大学硕士学位论文-3-图1-1SSACS模拟器图1-2SADS模拟器美国加利福尼亚理工学院制作的地面模拟器（FCT）[25-31]由2个气浮台组成。FCT的每套模拟器都搭载了多种姿态测量和控制传感器。该五自由度气浮台可以实现平面内的二维运动和一维转动，球轴承可以增加另外的二维转动，从而实现五自由度模拟。在两个水平方向的转动为±30°。图1-3编队控制实验平台2011年，美国伦斯勒理工学院对5自由度模拟器进行了改进，开发了一套拥有六个自由度的气浮平台[32-36]。在两个水平方向的转动为±30°，在竖直方向的转动为±360°。在转动平台下面加入了重力补偿装置，在俯仰轴向增加了一个自由度，从而实现了6自由度地面模拟。这台6自由度模拟器能更好的模拟航天器在太空中的在轨状态，但是该模拟器的配平只能依赖于人工，精度较差，重力矩影响依然不可忽略。
哈尔滨工业大学硕士学位论文-3-图1-1SSACS模拟器图1-2SADS模拟器美国加利福尼亚理工学院制作的地面模拟器（FCT）[25-31]由2个气浮台组成。FCT的每套模拟器都搭载了多种姿态测量和控制传感器。该五自由度气浮台可以实现平面内的二维运动和一维转动，球轴承可以增加另外的二维转动，从而实现五自由度模拟。在两个水平方向的转动为±30°。图1-3编队控制实验平台2011年，美国伦斯勒理工学院对5自由度模拟器进行了改进，开发了一套拥有六个自由度的气浮平台[32-36]。在两个水平方向的转动为±30°，在竖直方向的转动为±360°。在转动平台下面加入了重力补偿装置，在俯仰轴向增加了一个自由度，从而实现了6自由度地面模拟。这台6自由度模拟器能更好的模拟航天器在太空中的在轨状态，但是该模拟器的配平只能依赖于人工，精度较差，重力矩影响依然不可忽略。
【参考文献】：
期刊论文
[1]EtherCAT在编队卫星动力学仿真测试中的应用研究[J]. 张少坡,陆文高,赵川,王梦园. 电子测量技术. 2019(03)
[2]单框架控制力矩陀螺的动力学分析[J]. 刘晓东,陈明花,徐学伟. 制造业自动化. 2012(03)
[3]200Nms单框架控制力矩陀螺研制[J]. 魏大忠,张激扬,武登云,李刚. 空间控制技术与应用. 2011(06)
[4]控制力矩陀螺用高速高精度无刷直流电机控制系统[J]. 姚嘉,刘刚,房建成. 微计算机信息. 2005(15)
[5]粒子滤波算法综述[J]. 胡士强,敬忠良. 控制与决策. 2005(04)
博士论文
[1]卫星快速姿态机动过程中SGCMG奇异规避方法研究[D]. 侯志立.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]小卫星敏捷姿态控制及全物理仿真技术研究[D]. 林鲁超.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 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]晃动与微振动全物理仿真试验系统研究[D]. 张寒冰.哈尔滨工业大学 2017
[4]控制力矩陀螺群的操纵律研究[D]. 职光伸.哈尔滨工业大学 2016
[5]基于控制力矩陀螺的卫星姿态机动技术研究[D]. 陆丹萍.上海交通大学 2015
[6]应用控制力矩陀螺的敏捷卫星姿态机动控制研究[D]. 程国栋.哈尔滨工业大学 2014
[7]控制力矩陀螺系统伺服控制研究[D]. 张佳为.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3390599
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