亚轨道飞行器的微姿态控制技术研究

摘要

亚轨道飞行器微姿态的控制精度,是关系到微姿态环境好坏的直接因素,对于飞行器微姿态控制的研究有着非常重要的意义。
　　传统的高空调姿设备,费用高而且不环保,重复使用率低,本文给出了一种以冷气姿控动力系统为执行机构并应用于工程实践的微姿态控制方案。
　　本文首先从微姿态控制的要求着手,综合考虑影响微姿态控制角速度的各项因素,通过坐标系的转换,以动力学方程进行适当简化,并给出考虑结构干扰和延时的运动学方程,从而推导出微姿态控制系统模型,通过对姿控喷管推力的仿真计算,确定满足系统指标的冷喷控制量方案,最终确定采用较大推力快速控制后无控的系统方案;在系统方案确定的基础上,综合考虑主动段及导航精度等需求确定惯性导航的指标,经过系统综合设计及供配电设计,最终给出满足使用要求的从测量设备到执行机构、到供配电设计等的硬件平台搭建;并通过Smulink采用相平面法设计不同控制参数,进行数学仿真,初步验证参数设计的正确性;将Bang-Bang控制理论应用到亚轨道飞行器系统设计中,针对微姿态控制系统完成控制系统综合试验,验证系统功能满足使用要求后,在此基础上进行半实物仿真试验验证,充分验证了本系统设计的可行性和可靠性。
　　该飞行器已经完成空投试验,实际效果表明:微姿态控制系统的设计得到了初步验证,具有可行性和可靠性。这是将Bang-Bang控制应用到微姿态控制研究中的尝试性工作,本文对后续进一步研究的方向提出了作者的看法。

目录

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目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的目的和意义

1.4 Bang-Bang控制的研究

1.5 主要研究内容

第2章 微姿态控制系统建模

2.1 坐标系及坐标系转换

2.2 微姿态控制动力学建模

2.3 动力学模型简化

2.4 本章小结

第3章 微姿态控制系统方案设计

3.1 微姿态控制要求

3.2 微姿态控制系统方案

3.3 微姿态控制系统设计

3.4 微姿态控制段数学仿真

3.5 本章小结

第4章 微姿态控制系统硬件设计

4.1微姿态控制系统设备组成及方案选型

4.2 程序控制器

4.3 开关放大器

4.4 冷气姿控动力系统

4.5 亚轨道飞行器供配电系统

4.6 本章小结

第5章 微姿态控制系统验证

5.1 微姿态控制段算法流程

5.2 控制系统综合试验

5.3 半实物仿真验证

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢

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