【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于飞轮输出偏差的抗干扰姿态控制方法及验证装置与验证方法,可用于验证包括基于飞轮输出偏差的抗干扰姿态控制方法在内的多种姿态控制方法;针对飞轮的输出偏差干扰提出了一种抗干扰控制方法对其加以抵消与抑制,该方法能显著提高系统实时性、精度和稳定度,进一步改善姿控系统的控制性能,本专利技术属于飞行器的姿态控制领域。
技术介绍
飞轮作为长寿命卫星最理想的执行机构,也是现代高精度卫星姿态控制的关键部件。飞轮又称为动量矩储存器,通过改变飞轮的动量矩矢量,可以吸收飞行器其余部分多余的动量矩矢量,达到飞行器姿态控制的目的。随着飞行器任务的日益复杂多样化,飞行器对姿态稳定系统的要求越来越高,特别是要求高精度和长寿命。因此,对于中高轨道的飞行器,越来越多采用飞轮三轴姿态稳定系统。在轨卫星含有多源干扰,既包括太阳光压、大气阻力、空间尘埃等外部环境干扰,卫星本身又有帆板振动、执行机构误差、敏感器测量噪声等内部扰动。多源干扰严重影响卫星的控制精度,尤其是在轨卫星硬件固定的情况下,难以在硬件上进一步挖掘控制精度提升的空间,因此对抗干扰姿态控制方法的研究及应用成为提高控制精度的重要新途径。飞轮是飞行器姿态控制系统的主要干扰源之一。飞轮转子动静不平衡、飞轮结构谐振、飞轮点机电磁非线性等因素使飞轮在运行过程中产生扰振,扰动力矩大大降低卫星指向精度和稳定性。2010年7月发表于《北京航空航天大学学报》第36卷第7期的文献《基于 ...
【技术保护点】
一种基于飞轮输出偏差的抗干扰姿态控制方法,其特征在于包括以下步骤:第一步,首先,建立飞行器系统动力学模型;第二步,针对飞行器系统中存在的飞轮输出偏差设计飞轮输出偏差估计器及PID控制器;第三步,将飞轮输出偏差估计器和PID控制器进行复合,实现基于飞轮输出偏差的抗干扰姿态控制。
【技术特征摘要】
1.一种基于飞轮输出偏差的抗干扰姿态控制方法,其特征在于包括以下步骤:
第一步,首先,建立飞行器系统动力学模型;
第二步,针对飞行器系统中存在的飞轮输出偏差设计飞轮输出偏差估计器及PID控制
器;
第三步,将飞轮输出偏差估计器和PID控制器进行复合,实现基于飞轮输出偏差的抗干
扰姿态控制。
2.根据权利要求1所述的基于飞轮输出偏差的抗干扰姿态控制方法,其特征在于:所述
第一步建立飞行器系统动力学模型如下:
J x φ ·· ( t ) - w 0 ( J x - J y + J z ) ψ · ( t ) + 4 w 0 2 ( J y - J z ) φ ( t ) = u x ( t ) + T d x ( t ) J y θ ·· ( t ) + 3 w 0 2 ( J x - J z ) θ ( t ) = u y ( t ) + T d y ( t ) J z ψ ·· ( t ) + w 0 ( J x - J y + J z ) φ · ( t ) + w 0 2 ( J y - J x ) ψ ( t ) = u z ( t ) + T d z ( t ) ]]>其中,Jx,Jy,Jz分别为飞行器三轴转动惯量;φ(t),θ(t),ψ(t)分别为飞行器本体坐标
系和轨道坐标系之间的三轴欧拉角,即滚转角、俯仰角和偏航角;分别为三轴
姿态角速度;分别为三轴姿态角加速度;ux(t),uy(t),uz(t)分别为三轴的控
制力矩;Tdx(t),Tdy(t),Tdz(t)分别为三轴的干扰力矩;w0为飞行器轨道角速度。
3.根据权利要求1所述的基于飞轮输出偏差的抗干扰姿态控制方法,其特征在于:所述
第二步设计飞轮输出偏差估计器为:
d ^ ( s ) = Q ( s ) G - 1 ( s ) Y ( s ) - Q ( s ) u ( s ) = Q ( s ) G - 1 ( s ) G ( s ) ( u ( s ) + d ( s ) ) - Q ( s ) u ( s ) ...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭雷,张大发,乔建忠,张培喜,徐健伟,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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