The invention discloses a method for constructing spacecraft dynamics and control model base based on Modelica model, which includes the following methods: system decomposition: decomposing spacecraft dynamics and control system to prepare for building a hierarchical, reusable and extensible model base framework, which includes attitude and orbit control system. Physical unit model, thruster model, moment gyroscope model, dynamic model, orbit model, solar sensor model, earth sensor model, star sensor model and solar panel model; basic model construction; establishment of single aircraft model; verification of single aircraft model; establishment of system model and simulation analysis. Therefore, the present invention is a modeling method based on the same platform, which can realize seamless integration of spacecraft dynamics and control, effectively reduce the difficulty and complexity of building spacecraft dynamics and control model library, increase the reusability and extensibility of the model, shorten the development cycle of spacecraft and reduce the cost.
【技术实现步骤摘要】
基于Modelica模型的航天器动力学与控制模型库构建方法
本专利技术涉及航天器动力学与控制系统的建模与仿真方案,具体涉及一种基于Modelica模型的航天器动力学与姿态控制的模型库构建方法。
技术介绍
开展航天器动力学与控制的研究在航天技术的发展中起到举足轻重的作用,其目的在于发展有效的方法促使航天器在各阶段平稳可靠地运行。航天器技术发展迅速,其形式日趋多样化,功能与构造日趋复杂,已经向大型空间站、微小卫星、深空探测等方向发展。航天器结构表现出多耦合、非线性、极端外界环境,以及大尺度柔性结构等特征,由此激发起航天器动力学与控制领域各方向的深入研究。航天器动力学与控制的研究方法覆盖理论分析、数值仿真以及实验测试等诸多方面,数值仿真方法由于其周期短和成本低等特点近年来成为研究的热点。目前应用于航天器动力学与控制建模的方法主要包括:基于接口的联合仿真方法和基于高层体系结构的方法(HighLevelArchitecture,以下简写为HLA)。基于接口的联合仿真方法是在已有的各领域商用软件构建各自的专业模型,再通过不同商用软件之间的接口实现多领域建模,该方法要求商用软件之间存在一对一的接口,不具有标准性、开放性。另外,当仿真软件超过3个后,复杂度随着增加,系统实现和扩展困难;基于HLA的建模方法是通过制定统一的技术框架,各领域商用软件需按照HLA的标准开发统一的接口,从而实现各种仿真应用之间的耦合。该方法尽管克服了基于接口方法的诸多缺陷,但仍需得到各领域商用仿真工具的支持和合作、系统实现非常繁琐、人为地割裂不同领域系统间的耦合关系,实质为子系统层次上的集成方法。 ...
【技术保护点】
1.一种基于Modelica模型的航天器动力学与控制模型库构建方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,将航天器动力学与控制系统进行分解,从而得到模型库架构;步骤二,构建用于搭建单机模型的基础模型,其中,所述单机模型为所述模型库架构的构造单元;步骤三,根据对所述航天器动力学与控制系统的分解结果,利用构建好的所述基础模型进行组合,以构建所述单机模型;步骤四,采用理论验证的方式,对所述单机模型进行仿真验证;步骤五,利用经过仿真验证的单机模型,采用搭积木和连线的方式,快速搭建所述航天器动力学与控制系统模型,并根据预定初始条件进行仿真分析。
【技术特征摘要】
1.一种基于Modelica模型的航天器动力学与控制模型库构建方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,将航天器动力学与控制系统进行分解,从而得到模型库架构;步骤二,构建用于搭建单机模型的基础模型,其中,所述单机模型为所述模型库架构的构造单元;步骤三,根据对所述航天器动力学与控制系统的分解结果,利用构建好的所述基础模型进行组合,以构建所述单机模型;步骤四,采用理论验证的方式,对所述单机模型进行仿真验证;步骤五,利用经过仿真验证的单机模型,采用搭积木和连线的方式,快速搭建所述航天器动力学与控制系统模型,并根据预定初始条件进行仿真分析。2.根据权利要求1所述的基于Modelica模型的航天器动力学与控制模型库构建方法,其特征在于,所述模型库架构至少包括以下单机模型:姿轨控管理单元模型、推力器模型、力矩陀螺模型、动力学模型、轨道模型、太阳敏感器模型、地球敏感器模型、星敏感器模型、太阳翼帆板模型、陀螺仪模型和航天器舱体模型。3.根据权利要求1所述的基于Modelica模型的航天器动力学与控制模型库构建方法,其特征在于,所述基础模型是所述航天器动力学与控制系统模型库中最小的构造单元,并且所述基础模型采用搭积木和连线的方式...
【专利技术属性】
技术研发人员:邢涛,孙乐丰,王为,李京涛,聂小亮,谢刚,黄磊,
申请(专利权)人:北京空间技术研制试验中心,
类型:发明
国别省市:北京,11
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