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《基于_w_z_参数化的微小卫星喷气欠驱动控制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2008年2月北京航空航天大学学报February2008第34卷第2期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol.34No12基于(w,z)参数化的微小卫星喷气欠驱动控制刘海颖王惠南陈志明(南京航空航天大学高新技术研究院,南京210016)(南京航空航天大学自动化学院,南京210016)摘要:针对欠驱动微小卫星的姿态稳定问题,提出了基于(w,z)参数化的稳定控制方案.(w,z)参数化是一种新的姿态描述方法,它通过两次垂直的旋转来表示卫星的姿态,补充了一次旋转的四元
2、数法和三次旋转的欧拉角法等姿态描述的完整性.采用(w,z)参数化法建立了微小卫星的运动学和动力学模型,并设计了旋转轴稳定、角速率稳定以及姿态稳定等控制律,应用于非对称欠驱动卫星的稳定控制.以采用PWM(PulseWidthModulation)技术的微型喷气系统作为执行机构进行欠驱动控制的仿真实验,表明了所提出控制方法的有效性.关键词:微小卫星;欠驱动控制;姿态控制;喷气系统;脉宽调制(PWM)中图分类号:V448文献标识码:A文章编号:100125965(2008)0220229205Underactuatedcontrolofmic
3、ro2satelliteusingthrustersbasedon(w,z)parametrizationLiuHaiying(AcademyofFrontierScience,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)WangHuinanChenZhiming(CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,Chi
4、na)Abstract:Aimedattheattitudestabilizationofmicro2satelliteunderactuatorfailure,acontrolschemebasedonthe(w,z)parametrizationwasproposed.The(w,z)parametrizationisanewattitudedescribingmethod,whichdescribestheattitudeofsatelliteusingtwoperpendicularrotationsthuscomplement
5、stheEuleranglesandquaternion.Using(w,z)parametrizationmethodthekinematicsanddynamicsmodelwereestab2lished,andthreecontrollersnamedspin2axisstabilization,angularvelocitiesstabilizationandattitudestabili2zationweredesigned,whichappliedonthreeaspectofnon2symmetrysatelliteun
6、deractuatorfailure.Numeri2calexamplesofunderactuatedcontrolbymicro2thrusterswhichisbasedonpulsewidthmodulation(PWM)technologydemonstratedtheeffectivenessofthederivedmethod.Keywords:micro2satellite;underactuatedcontrol;attitudecontrol;thrusters;pulsewidthmodulation(PWM)欧拉
7、角和四元数是常用的卫星姿态描述方一种新的姿态描述方法,由坐标两次连续的垂直法,分别由坐标3次旋转和1次旋转得到,其中欧旋转得到,不仅物理意义直观,而且由其描述的运拉角存在“奇异”和复杂的三角运算,四元数虽然动方程相互解耦可以分别控制.卫星欠驱动控制克服了该缺点但具有归一化约束条件.为了解决是某方向执行机构如喷气、动量轮等失效时的控四元数归一化问题,可以将其降维得到Rodrigues制问题,目前已成为国际上研究热点,如文献[3[1]参数及修正的Rodrigues参数,然而不再具有直-4]设计了时变控制律,文献[5-7]针对对称卫观的物理意
8、义.文献[2]提出的(w,z)参数化法是星的欠驱动控制进行了一系列研究,国内对该方收稿日期:2007203214基金项目:教育部博士点基金资助项目(20030287005)作者简介:刘海颖(1980-),男
