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《南京航空航天大学》 2008年
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偏置动量微小卫星姿态控制系统研究

郭云飞  
【摘要】: 自上个世纪80年代以来,国际上微小卫星的发展十分迅速,世界上已经有20多个国家和地区开展了微小卫星的研究工作。微小卫星如此势头勇猛的发展,可以说是国际航天技术和空间技术的一场划时代的革命。作为现代微小卫星的关键部分,现代微小卫星的姿态控制系统需具有结构简单、质量轻、可靠性高和低成本等特点。本文以某具体卫星的姿态控制系统的方案论证为背景,对微小卫星的姿态确定技术、磁控技术进行了研究。主要研究工作如下: 使用欧拉角和四元数两种卫星描述,建立了完整的卫星姿态运动模型,并分析了卫星受到的各种环境力矩的数学模型。同时给出了欧拉角和四元数之间的转换关系及相关定义。为论文研究的展开奠定了基础。 卫星姿态确定和控制系统中一个重要的组成部分就是卫星的姿态敏感器及执行机构,卫星姿态确定的精度和控制效果与之息息相关。对卫星姿态确定及控制所需要的姿态敏感器的测量方程和执行机构的工作原理进行了论述和研究。同时讨论了磁力矩器的磁矩生成和分配方法。 姿态确定研究:讨论了扩展卡尔曼滤波的原理及流程,并对状态方程进行了一定程度上的线性化工作,从而利用扩展卡尔曼滤波,设计了多传感器联合滤波定姿算法。讨论了修正罗德里格参数的定义及其与四元数之间的相互转换关系,给出了修正罗德里格参数描述的系统状态方程,同时介绍了SSUT的采样策略及特点。基于修正罗德里格参数和SSUT变换,利用UKF滤波,设计了“磁强计+太阳敏感器”联合滤波定姿算法。并且进行了仿真分析及适用度讨论。 磁控技术研究:设计了卫星在初始速率阻尼阶段的磁控算法,即minus B-dot算法,利用磁力矩器阻尼卫星三轴的角速率;基于四元数,设计了偏置动量小卫星的滑模磁控算法;当动量轮停转时,工程中常将重力梯度杆作为一种备份执行机构,从而针对重力梯度稳定卫星,设计了自适应磁控算法。仿真算例表明所设计的磁控算法是有效的。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:V448.2

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李爽;偏置动量重力梯度卫星主动段磁控技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 曹阳;三轴稳定卫星姿态确定与控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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7 姚栋伟;汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究[D];浙江大学;2010年
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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【二级参考文献】
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7 李太玉;微小卫星姿态磁控制及三轴被动稳定研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
8 郑庆晖;基于GPS的航天器姿态、相对姿态确定研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
9 钱勇;高精度三轴稳定卫星姿态确定和控制系统研究[D];西北工业大学;2002年
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1 郭云飞;偏置动量微小卫星姿态控制系统研究[D];南京航空航天大学;2008年
2 谢祥华;微小卫星姿态控制系统研究[D];南京航空航天大学;2007年
3 郝东;微小卫星姿态确定与磁控技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 韩聪颖;小型天文卫星高精度姿态确定和控制技术研究[D];西北工业大学;2004年
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6 陈懿;基于DSP技术的皮卫星姿态控制系统的设计与实现[D];浙江大学;2005年
7 吴海亮;三轴稳定微卫星姿态控制系统设计及仿真[D];南京航空航天大学;2008年
8 柏林;三轴稳定卫星姿态确定和姿态控制系统研究[D];西北工业大学;2001年
9 胡戈锋;基于集成平台的XX-1微小卫星姿控系统设计与仿真研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 杨艳;小卫星磁控系统设计仿真研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
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