免费论文：基于信标的卫星天线指向控制方法研究

本文研究的背景卫星主要特点是带有一个臂长15米，口径近16米的大型挠性网状天线，其挠性基频约为0.1Hz。在卫星运行过程中，受到太阳辐射能量昼夜变化和干扰力矩等因素影响，有效载荷基准发生偏移或出现较大的波动和振动，从而使天线与星本体之间的基准发生较大变化，甚至在一段时间内为动态变化。这种变化导致大型挠性天线的指向出现较大的动态偏差，降低了天线的指向精度。现阶段国内还未有类似构型卫星的飞行经验，地面计算的大挠性网状天线结构参数在轨实际值和地面计算值之间可能存在较大误差，且网状天线在轨长期运行受空间辐射等影响也可能导致挠性结构特性发生变化，所以，这类航天器存在着较大的挠性结构不确定性问题。针对上述问题，若采用常规的星上姿态确定与控制方法，很难满足大挠性天线的三轴指向精度要求。因此，本文提出了基于信标的姿态确定和鲁棒 控制方法。基于信标的姿态确定方法是以星上姿态敏感器为主进行卫星姿态测量和姿态确定，利用有效载荷的信标测量值与同时刻处理出来的卫星姿态信息联合处理，得到有效载荷测量系相对于星本体的三轴变化量，将该三轴变化量与同时刻轨道计算的标称动态补偿姿态合成当前卫星需要的三轴姿态动态偏置量，最后，通过仿真表明该方法能够使控制系统不仅有效地保证稳定运行，提高了系统的可靠性，同时还能够实现有效载荷高精度指向要求。针对背景卫星的挠性不确定问题，本文提出了基于PD结构滤波器的鲁棒 双层反馈控制方法，第一层反馈控制采用传统的PD+结构滤波器控制器，第二层反馈控制是以第一层反馈闭环系统为设计对象提取标称模型，并利用通用形式的加权函数构造了控制增广模型来实现鲁棒 控制器设计。该控制器结构简单，适合工程应用。通过仿真表明，该方法不仅相对于传统控制方法更加快速稳定三轴姿态，而且结构参数变化且三轴姿态偏置为动态时变时，传统方法已失稳，本方法仍能维持航天器三轴姿态稳定，完成大型挠性网状天线中心对地指向任务。

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