采用单框架控制力矩陀螺和动量轮的航天器姿态跟踪控制研究

摘要

研究利用单框架控制力矩陀螺(SGCMGs)和动量轮(MWs)组成的混合执行机构,完成航天器的姿态跟踪控制.由于现有的奇异避免操纵律无法保证SGCMGs的完全可控,而且无法精确地输出指令力矩,本文提出一种SGCMGs ＆ MWs的混合执行机构方案.首先建立了带有混合执行机构的系统动力学模型,并基于此模型设计了姿态跟踪控制律.然后利用奇异值分解的方法将指令控制力矩进行分解,并分别分配给SGCMGs和MWs,从而当SGCMGs接近奇异时,使MWs输出沿奇异方向的指令力矩.在完成指令力矩分配后再分别设计SGCMGs和MWs的操纵律.数值仿真结果表明,利用此混合执行机构能够实现力矩的准确输出,并且SGCMGs在奇异时仍然可控,从而验证了所设计操纵律的有效性及此方案的可行性.