基于stk的卫星姿态控制仿真技术研究

《基于stk的卫星姿态控制仿真技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、哈尔滨工程大学硕士学位论文基于STK的卫星姿态控制仿真技术研究姓名：秦金彪申请学位级别：硕士专业：导航制导与控制指导教师：袁赣南201103 摘要卫星姿态控制系统设计和仿真是整个卫星设计周期中重要的组成部分，对卫星任务的完成起到了十分重要的作用。在其它分系统正常工作的条件下，资源卫星能否准确拍照、中继卫星能否进行星间的链路通信、卫星星座间的相对位置能否保持等，都是由卫星姿态控制系统来保障的。姿态控制系统的控制效果实时在线显示出来是当前卫星视景仿真系统中的重要内容。本文针对三轴稳定卫星的姿态控制和实时显示问

2、题，进行了深入细致的研究。主要完成了以下几方面的工作：建立了卫星姿态和轨道运动的模型。在卫星的各种姿态描述中，基于四元素的运动四元素的运动学方程。本文所有的设计仿真都是在第三章建立的卫星姿态轨道六自由度模型的基础上完成的。针对执行器为推力器的三轴稳定卫星姿态控制系统，首先研究了推力器的安装位置对控制的影响，建立了推力器组模型。安装了备份推力器并在此基础上使用状态流图进行推力器失效策略的设计。接着设计了�姿态控制器和对地定向导航模块。通过大角度机动对地定向和对惯性空间定向仿真的实验，验证了整个控制系统的正确

3、性和鲁棒性。针对反作用飞轮三轴稳定卫星姿态控制系统，首先对卫星运动学方程进行了改动，增加了飞轮动量模块。接着研究了反作用飞轮的数学模型以及干扰与噪声，建立了反作和姿态数据。在此基础上又讨论了实时显示的问题，运用�使之可以运行于��凳毕低持校�饩隽说ザ酪揽縮����蚐�软件来仿真是不能实时显示的问题。 ����．�����．����猻����������������������������．�����������·�����������甐�����������������������������������

4、���������������������甀�����������������������瑃�������������������������．���������������������．��，��������������������瑃���������������．�������琣��������������������������，������������������瑃� ��—�������籖���������；�� ��选题的背景和意义随着我国近些年航天技术的不断发展，航天任务逐渐增多，对于航天任

5、务的各种指标要求也越来越高。卫星工程是一项高风险、高投入、高度复杂而又高精度的系统工程，在卫星研制过程中要借助于系统的模型��У暮臀锢淼�对卫星运动控制系统进行各种方式的闭路动态试验，即控制系统仿真��ㄊ�Х抡妗�胛锢矸抡婧腿�锢矸抡�，用以对控制系统进行分析、设计、研究、验证和评价。充分发挥系统仿真的作用可以大大减少飞行试验的次数，对于提高产品品质、降低研制成本有重要意义。研制一个卫星控制系统，仿真是一个不可缺少的环节并贯穿整项工程的始终。在整个卫星系统设计中，姿态和轨道控制系统是卫星重要的组成部分。姿

6、态控制是指卫星在规定或预先确定的方向上的定向过程。随着通信、遥感等通信卫星的广泛应用，在其执行任务期间的轨道和姿态都有严格的要求，例如广播、通信卫星要求其天线波束始终覆盖地球某个区域，天文卫星要求其镜头对准某个天体。为了实现卫星姿态按一定规律运动，在卫星上安装了一套复杂的姿态确定与控制系统。高精度、长寿命、高可靠的卫星姿态控制系统成为发展趋势。因此，姿态控制系统仿真在卫星系统的设计中有着极其重要的地位【�。传统的控制系统仿真常以���软件为主，建立精确的数学模型，进行全数学模型仿真，此类仿真的精度取决于数

7、学模型的精度，优点是方便快捷和低成本，缺点是不够直观，已远远不能满足需求。虚拟现实等直观的仿真是近年来的热点，这些仿真常可以仿真出现代及未来贴近实际、逼真的信息环境，使学习和研究人员产生“沉浸”感。在卫星的整个研制周期中，大量的计算工作量必不可少。同时为了能使卫星设计过�������机动以及卫星星座伴飞等都可以在��猩杓品抡妗��是目前已知的最为强大的卫星设计软件。提供的一个用于数据计算的功能，事实上，分析引擎不仅仅提供了计算功能，它还能显最为直观的就是可视化三维模块显示的三维场景，用户定义的各种航天器和

8、地面设备都 ����一�示卫星当前姿态以便实现可视化。��卫星姿态控制系统及其可视化的现状及发展航天发展初期最早采用的仿真方式是实物仿真。最早为了进行航天技术的探索，常掌握火箭设计、制造和试验技术，创造技术保障条件和培养火箭技术队伍，主要用以研 究液体燃料火箭的各项技术和摸索火箭发射场的建设经验等。载人航天器的研制中，前苏联、美国在飞船正式载人太空飞行前，都进行过数次飞船载猴子、狗或猩猩试验，检验飞船的生命保障系统。实物仿真在