转台高精度模拟卫星三轴角速度解耦算法研究.pdf

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1、第31卷2014年第3期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2014)03一00i5-05转台高精度模拟卫星三轴角速度解耦算法研究叶立军，王静吉，朱文山(上海航天控制技术研究所，上海200233)摘要：针对传统法解决转台解耦问题存在的不足，将欧拉角速度转为陀螺角速度，地球自转作为转动激励，提出了一种新的转台解耦方法。对框角解耦算法以及卫星三轴与转台三轴不同关系条件下的转台改进算法进行了仿真。结果表明：用转台模拟卫星欧拉姿态角时，应尽量避免中内框夹角过小；卫星稳态运行时，转台的内外框分别模拟卫星的俯仰、偏航轴。转台不会产生接近奇异的现

2、象。关键词：陀螺测试转台；解耦算法；三轴模拟器；转台控制；仿真中图分类号：V416文献标志码：AResearchonDecouplingAlgorithmofTurntableHigh—FidelitySimulatingSatellite’SAngularVelocityYELi—jun，WANGJing—ji，ZHUWen—shan(ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai200233，China)Abstract：InallusiontOthedeficiencyoftraditionwhi

3、chresolvedtheproblemofturntabledecouplingalgorithm，anewdecouplingalgorithmoftheturntablewasputforward，whichconvertedtheEuleranglevelocitytOgyroanglevelocityandtheearthrotationwasseveredasthestirinthispaper．ThesimulationwascarriedOUtfortheframedecouplingalgorithmandturntableimprovingalgo

4、rithmundertheconditionofdifferentrelationsamongthreeaxisofthesatelliteandtheturntable．Theresultshowedthatoversma[1includedangleofmid—innerframeshouldbeavoidedasfaraspossiblewhensatellite’SEularattitudeanglewassimulatedbyturntable．Theturntablegeneratednoanynearsingularphenomenonsimulatio

5、nwhenthepitchingangleandyawangleweresimulatedrespectivelybyturntable’Sinnerandouterframesinthesteadystateoperationofsatellite．Keywords：Testturntableofgyro；Decouplingalgorithm；Three-axissimulator；Turntablecontrol；Simulation0引言卫星发射前须做大量半物理仿真试验，需要地面设备给出尽可能真实的卫星运动状态。陀螺几乎用于各种姿态基准，当卫星姿态超差，卫星姿

6、态角速度过大时，仅陀螺可作为姿态测量基准；对处于稳态的高精度三轴稳定卫星，姿态基准为星敏+陀螺+Kalman滤波；星敏不可用时，选用精度较低的轨道罗盘时也须应用陀螺。陀螺的测量噪声直接影响姿态精度。在轨道罗盘姿态确定算法中，陀螺的常值漂移误差直接决定偏航姿态角的确定精度，如能在收稿日期：2012—0603；修回日期：2012-08～07作者简介：叶立军(1985一)，男，硕士生，主要从事航天器动力学建模与仿真，姿态确定与控制算法研究等。地面测得准确的陀螺常值漂移，并用此常值漂移对陀螺测量角速度进行补偿，便能提高轨道罗盘的姿态确定精度。陀螺测试转台主要由高精度转台及其控

7、制系统组成。三轴转台由驴轴转台、0轴转台、9轴转台3个子系统组成，分别实现3轴转动。各子系统由台体、驱动系统、转动系统及执行机构组成。选用步进电机作为各子系统驱动装置，经蜗轮蜗杆及齿轮减速后输出旋转运动。转台的3个子系统中，0轴转台固定在驴轴转台的转盘上，9轴转台固定在0轴转台的转盘上。将被测试陀螺固定于9轴转台的转盘上，动力学控制转台各轴进行旋转，模拟卫星运行中的角速度，陀螺输出相应的角速度信息，比较动力学姿态与陀螺积分值，即可算出陀螺的常值漂移。上海航天AEROSPACESHANGHAI第31卷2014年第3期转台解耦控制的研究现已成熟阻“。但基