采用CMG的空间飞行器三轴姿态控制

摘要

文章提出的三轴姿态控制方法非常适合于卫星姿态和大角度快速机动,为使用CMG的卫星姿态控制提供了参考方案。首先,在CMG配置上,通过研究正交构型中3 CMG的动量包络线和棱锥构型中4 CMG的动量包络线,可以发现利用棱锥构型中4 CMG的动量包络线较大,奇点面积较小,更具优势。其次,依据卫星动力学建模方式的不同,分别采用了基于SISO系统模型和MIMO系统模型两种不同设计方法。前者基于SISO系统模型采用经典控制,将PD控制方法与PID控制方法进行了比较,以期研究不同控制结构下CMG控制卫星姿态的效果;后者基于MIMO系统模型,为了保证卫星姿态控制的快速旋转机动和敏捷性,利用具有大扭矩输出能力的电机并采用先进的H-inf方法设计了姿态控制算法。最后,通过仿真对上述设计进行了验证。