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单轴飞轮储能/姿态控制系统的仿真及其实验研究

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目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外发展现状

1.3本文研究的主要内容

1.4本章小节

第二章IPACS方案及单轴储能/姿态控制实验系统的建立

2.1引言

2.2卫星姿态控制的任务、目的和方法

2.3飞轮储能/姿态控制系统的基本概念

2.4卫星数学模型及飞轮配置方案

2.4.1卫星数学模型

2.4.2飞轮储能与力矩关系及储能与姿态控制任务

2.4.3三轴成对反转飞轮配置

2.4.4“三正交一斜装”四飞轮配置

2.4.5双“V型”四斜装飞轮配置

2.5单轴飞轮储能/姿态控制实验系统的结构设计

2.5.1两飞轮系统的空间位置关系的确定

2.5.2单轴飞轮储能/姿态控制实验系统的结构

2.6飞轮支架的静力学及共振模态分析

2.6.1飞轮支架的共振模态分析

2.6.2飞轮支架的结构静力学分析

2.7真空装置的结构静力学分析

2.8本章小结

第三章单轴飞轮储能/姿态控制系统的实验研究

3.1引言

3.2实验系统的建立

3.2.1实验条件的局限性

3.2.2实验系统模型

3.3飞轮速度检测电路

3.4可控恒流源电路

3.4.1可控恒流源电路原理图

3.4.2可控恒流源的静态电流

3.4.3可控恒流源的动态电流

3.5飞轮的静、动态性能测试实验

3.5.1飞轮动平衡实验

3.5.2飞轮系统运动特性实验

3.6实验结果分析及改进措施

第四章单轴飞轮储能/姿态控制系统的仿真及误差分析

4.1系统的工作原理

4.2系统模型

4.2.1系统仿真框图

4.2.2电装置模型

4.2.3电动/发电机数学模型

4.2.4机械装置模型

4.2.5 DC总线控制器

4.2.6姿态控制器

4.2.7 DC总线与姿态控制的解耦

4.2.8系统数学模型

4.3仿真结果

4.3.1系统仿真参数

4.3.2仿真结果

4.4系统控制误差分析

4.4.1误差研究的科学意义及任务

4.4.2单飞轮姿态控制系统的误差分析

4.4.3单轴飞轮储能/姿态控制系统的误差仿真

4.5转台角度在系统、放电过程中的调节实验

4.6本章小结

第五章系统改进后的仿真研究

5.1引言

5.2系统的改进

5.2.1关于某小卫星的飞轮储能要求

5.2.2磁悬浮轴承的应用

5.2.3电动/发电机的改进

5.3改进后电机系统的数学模型及其转矩控制

5.3.1电机系统的数学模型

5.3.2电机转矩的控制

5.4机械装置模型

5.5 DC总线电压与姿态控制的解耦

5.6系统改进后的仿真

5.6.1系统充、放电控制信号流图及仿真参数

5.6.2仿真结果

5.7本章小结

第六章结论与展望

参考文献

攻读博士期间论文及专利发表情况

致谢

作者简历

长春光学精密机械与物理研究所硕士学位论文原创性声明

授权书

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摘要

论文从发展现代小卫星(重量小于500Kg)的要求出发,引用了利用动量飞轮组成的集成化储能与姿态控制系统来代替卫星现有的蓄电池储能+飞轮姿态控制系统,从而提高了卫星的使用寿命、减轻了卫星的质量、减小了卫星的体积并降低了发射成本.系统地论述了利用飞轮同时完成储能与姿态控制方案的可行性、研究意义、国内外的发展现状和趋势.综述了飞轮储能与姿态控制系统的基本概念和工作原理,给出了能量与姿态同时可控的充要条件,以及三种基本的飞轮储能/姿态控制系统配置(三轴成对反转飞轮配置、

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