姿態(tài)控制與軌道控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-08-03 14:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量反作用輪相互正交，原理結(jié)構(gòu)如圖所示。 設(shè)剛性航天器的繞3個(gè)主慣量軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(含三軸配置的反作用輪)分別為 ， ， ，航天器本體的三軸角速度分別為： ；零動(dòng)量反作用輪的繞其轉(zhuǎn)軸的慣量均為I，相對(duì)于本體的旋轉(zhuǎn)角速度分別為 ；所以零動(dòng)量反作用輪相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的絕對(duì)角速度就分別為，而且航天器總動(dòng)量矩在本體坐標(biāo)系中的投影分別為 (6．35a) (6．35b) (6．35c) 代入歐拉力矩方程式便得到零動(dòng)量反作用輪三軸姿態(tài)穩(wěn)定航天器的歐拉動(dòng)力學(xué)方程為 () 式中，分別為三軸擾動(dòng)力矩。 考慮到軌道角速度的影響，在，即在小角度姿態(tài)變化的情況下進(jìn)行線性化得式，即 代入式（）得到以歐拉角描述的零動(dòng)量反作用輪三軸姿態(tài)穩(wěn)定航天器的動(dòng)力學(xué)方程，即若考慮到三軸姿態(tài)穩(wěn)定航天器的星體角速度很小的實(shí)際情況，假設(shè) ，并且忽略軌道角速度的影響，則上述非線性動(dòng)力學(xué)方程可以得到線性化，即設(shè)零動(dòng)量反作用輪具有線性控制規(guī)律，即為比例系數(shù)。此時(shí)，俯仰通道僅須配置姿態(tài)敏感器測(cè)量 ，則俯仰通道的閉環(huán)控制系統(tǒng)為閉環(huán)系統(tǒng)特征值即為位于復(fù)平面虛軸上。 因此這種簡(jiǎn)單的線性比例控制律不能保證系統(tǒng)收斂，航天器和反作用輪將作無(wú)衰減振蕩。從穩(wěn)態(tài)精度來看，這種運(yùn)動(dòng)是不希望的。由于在實(shí)際系統(tǒng)中存在著死區(qū)或者其他非線性因素，所以這種控制系統(tǒng)往往是不穩(wěn)定的。為此，飛輪控制系統(tǒng)必須引入阻尼才能使系統(tǒng)穩(wěn)定，這就是說必須將姿態(tài)角速度的信息引入到系統(tǒng)中。此時(shí)線性控制規(guī)律將由比例控制變?yōu)榫€性比例一微分控制，即代人式得令 即, 于是式(6．41
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