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低轨小卫星高性能磁力矩器的设计与实现

孔庆松  
【摘要】:自20世纪80年代现代小卫星的概念提出以来,小卫星的技术发展非常迅速。作为卫星的一个重要部分的姿态控制系统,现代小卫星也对其提出了新的要求,需要它具有结构简单、质量轻、工作时间长和可靠性高等特点。根据这些新要求,针对地球低轨道卫星所处区域地磁场强度较强,同时考虑作为姿态控制系统的执行机构磁力矩器具有简单可靠的特点,本文开展了用于低轨道小卫星的高性能磁力矩器的设计与实现的研究工作。 本课题在分析国内外研究历史和现状的基础上,对磁力矩器工作原理进行了理论探讨,通过分析地磁场和磁性材料的特性,研究了通电回路的输出磁矩特性,确定了磁芯的制作材料;接着分别开展了磁力矩器的磁棒和驱动控制电路两个组成部分的设计和实现工作,同时建立了地磁场环境下的磁力矩器的测试环境,对设计完成的磁棒和驱动控制电路进行了相应的测试工作。实际的测试结果表明:本课题所完成的磁力矩器具有输出磁矩大、剩磁小等特点,驱动控制电路的功耗小、控制方法简便,满足设计指标的要求。 本课题还对一种新的驱动控制方法进行了仿真研究,通过建立电路的仿真模型并进行仿真,仿真结果表明该方法具有控制算法简单、输出磁矩线性度好、剩磁易于消除等优点。


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