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空间控制技术与应用 ›› 2018, Vol. 44 ›› Issue (1): 21-29.doi: 10.3969/j.issn.1674-1579.2018.01.003

• 论文与报告 • 上一篇    下一篇

基于奇异值分解的单框架变速控制力矩

李焕,党庆庆,徐世杰   

  1. 北京航空航天大学,北京 100191.  
  • 出版日期:2018-02-26 发布日期:2018-03-15
  • 作者简介:作者简介:李焕(1994—),女,硕士研究生,研究方向为空间机械臂控制;党庆庆(1992—),男,博士研究生,研究方向为航天器动力学与控制;徐世杰(1951—),男,教授,博导,研究方向为飞行器制导,导航与控制,空间飞行器动力学与控制,鲁棒控制理论及应用等.
  • 基金资助:

    国家自然科学基金青年基金(61403031).

     

An Angular Momentum Management Method of Variable Speed Control Moment Gyroscope Based on Singular Value Decomposition

 LI  Huan, DANG  Qing-Qing, XU  Shi-Jie-   

  1. Beihang University, Beijing 100191, China.
  • Online:2018-02-26 Published:2018-03-15
  • Supported by:

    Supported by National Natural Science Foundation of China (61403031).

摘要: 摘要: 本文提出一种新的变速控制力矩陀螺(VSCMGs)的角动量管理方法.将VSCMGs的控制力矩(CMGs)模式和飞轮模式分开求解同步输出,对CMGs模式力矩输出进行奇异值分解,只有CMGs模式接近奇异的时候,在奇异方向上的指令力矩才会分配一部分给RWs模式,从而在保证VSCMGs输出精度的情况下尽量充分的利用VSCMGs的执行能力.同时角动量管理算法中还引入零运动来实现转子轮速平衡以及框架构型避奇异,并且考虑了框架角速度死区非线性以及忽略项的补偿问题.仿真结果表明,所设计的操纵律在航天器大角度快速姿态机动时,可以实现高精度的大力矩输出.  

关键词: 关键词: 变速控制力矩陀螺, 零运动, 力矩分配, 误差补偿

Abstract: Abstract:A new angular momentum management method for variable speed control moment gyroscope (VSCMGs) is proposed in this paper. The control torque (CMGs) mode and the flywheel mode from the VSCMGs is seperated, and the singular value decomposition on the CMGs mode torque output is performed. Only when the CMGs mode is close to singular, the command torque in the singular direction be distributed to RWs mode, so as to make full use of VSCMGs execution ability while ensuring VSCMGs output accuracy. At the same time, zero motion is also introduced into the angular momentum management algorithm to achieve rotor wheel speed balance and frame structure avoidance singularity, and the nonlinearity of the deadzone of the frame angular velocity and the compensation of neglected items are considered. Simulation results show that the designed control law can achieve highprecision hightorque output when maneuvering largeangle and highspeed spacecraft.  

Key words: Keywords:VSCMG, null motion, moment distribution, error compensation

中图分类号: 

  • 中图分类号: V19