飞行器在轨姿态稳定性控制参数辨识仿真.pdf

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1、第33卷第10期计算机仿真2016年10月文章编号：1006—9348(2016)10—0018一04飞行器在轨姿态稳定性控制参数辨识仿真梁彦1’2，刘超镇h2，卢山1”，贺亮1’2(1．上海航天控制技术研究所，上海201109；2．上海市空间智能控制技术重点实验室，上海201109)摘要：在轨飞行器在任务过程中，由于载荷分离、燃料大量消耗等原因，自身的质量特性和动力学参数均发生缓慢变化，从而使轨道、姿态控制出现偏差。为提高飞行器的性能，提出姿态稳定性控制参数在线辨识算法，采用扩展的卡尔曼滤波算法和递推法，利用星上陀螺输出和推力器工作输出对质心、转动惯量等关键参数进行辨

2、识。同时依托于零重力气悬浮平台进行了针对卫星模拟器的参数在线辨识仿真。仿真结果表明辨识方法具有较高的精度和实效性，适用于在轨运行。验证了飞行器利用现有敏感器及执行部件实现姿态稳定性控制参数在轨自主辨识的可行性。关键词：质量参数；气浮台；在线辨识中图分类号：V448．25文献标识码：BIdenti6cationandSimlllation0fAttitudeC蚰trolPlarametersforOn—oI．bitSateUiteLIANGYanl”，UUChao—zhenl”，LUShanl”，HELian91’2(1．ShangllaiInstituteofspace

3、nightcontrolTechnolog)r，ShaIlghai201109，China；2．ShaIlgllaiKeyIaboratoryofAem8paceImelligentContmlTechnolog)r，Shallghai201109，china)ABSTRACT：MaLssp啪meters龃ddyn锄icp踟etersofon—orb“satellitesc肌begreatlychangedbecauseofpay-loadsremovingorfuelconsumption，whichmayextI_emelyaffectprecisionofatti

4、tudecontmlandorbitcontr01．Extend-edKalmanfiltersandrecurrencea190rithmsarepresentedtoidentifykeyp眦metersduringattitudecontr01．Thealgo—rithmidenti6esmasscentersandrotationcentersoIllyusingoutputsofgyTosandt}lmstersonsatellites．Toevaluatethealgorithm，asimulationmethodbasedonairbtj撕ngsystem

5、isdesignedtoidentifyp删etersofsatellitesimula-tors．Simulationresultsshowthatthepmposedmethodise珏奄ctivewithhighprecision，whichindicatesit’sfe鹊ibleforon—boardidentificationusingsensoI弓andactuatorsonsatellites．KEYWOImS：Mass—pmpe啊pammeters；Airbe撕ng；0n—boardidentification1引言在轨飞行器在任务过程中，由于远程轨道机

6、动、载荷分离、燃料大量消耗等原因，可导致其自身的质量特性和动力学参数均发生缓慢变化。尤其会出现质心偏移和转动惯量变化，使得轨道控制过程中会产生较大干扰力矩，导致姿态无法保持稳定。为了达到姿态稳定性控制的目的，需要飞行器姿态控制系统自主辨识任务过程中发生变化的关键参数，修正受质量特性参数影响的姿态控制策略。目前实际应用的航天器质量参数测试的方法大部分用基金项目：上海市科技人才计划项目(14QBl401800)收稿日期：2015一08—24修回日期：2015一10—09—18一于测算航天器的初始质量特性参数，需引入复杂的地面测试辅助设备，不具备实时性，因而难以适用于实际在轨

7、任务过程中的在线辨识。而针对于在线辨识算法的研究大部分采用数学仿真进行分析和论证。文献[1]中采用了高斯二阶滤波方法辨识飞行器质量特性，该方法计算量大，难以在轨实现；文献[2—3]主要针对参数辨识后的自适应控制和补偿控制策略进行了设计；文献[4]对参数在线辨识算法进行了研究，并进行了数学仿真分析。在工程实现过程中，考虑空间条件的限制，参数在轨辨识算法应尽可能利用星上原有的敏感器和执行机构作为输入，避免额外增加其它设备；同时由于飞行器星载计算机的实际计算性能有限，算法需要具有较高的实时性。本文设计姿态稳定性控制参数辨识算法，对航天器质心、转