高姿态稳定度敏捷卫星的VSCMGs操纵律研究

空间控制技术与应用

高姿态稳定度敏捷卫星的VSCMGs操纵律研究

邢林峰，孙承启，汤亮

1.北京控制工程研究所，北京 100190
2.空间智能控制技术国家级重点实验室，北京 100190

收稿日期:1900-01-01 修回日期:1900-01-01 出版日期:2008-12-26 发布日期:2008-12-26

VSCMGS-Based Steering Law Design for a High Attitude Stability Agile Satellite

XING Linfeng，SUN Chengqi，TANG Liang

1.Beijing Institute of Control Engineering，Beijing 100190，China
2.National Laboratory of Space Intelligent Control，Beijing 100190，China

Received:1900-01-01 Revised:1900-01-01 Online:2008-12-26 Published:2008-12-26

摘要/Abstract

摘要： 研究采用变速控制力矩陀螺群（VSCMGs）作为姿态控制执行机构的高姿态稳定度敏捷卫星的操纵律设计问题。将VSCMG分为控制力矩陀螺(CMG)和动量轮(MW)两种工作模式，针对每种工作模式进行奇异性分析，并给出逃避奇异的方法。为了获得较好的控制效果，还研究了VSCMG群转子转速向标称转速平衡的方法以及通过调整转子轴构型使转子转速快速返回到标称值的方法。最后通过对算例进行仿真，验证了所设计的操纵律的有效性。

关键词: 变速控制力矩陀螺, 奇异, 操纵律

Abstract: The fast-maneuver and high-attitude-stability control problem of agile satellites is addressed by employing the variable speed control moment gyros (VSCMGs) as the actuator. A steering law is proposed by using the Lyapunov approach. The VSCMG can work in two modes, control moment gyro（CMG）or moment wheel（MW）. The singularity problem of each working mode is analyzed. An approach is proposed to avoid the singularity. To improve the control performance, the problem of matching the VSCMGs wheel’s speed with its nominal value is also studied. A method for rapid dumping of wheel’s speed is presented by adjusting the formation of wheels. Numerical simulations illustrate the feasibility and performance of the proposed steering law.

Key words: variable speed control moment gyro(VSCMG), singularity, steering law

中图分类号:

v448.22

邢林峰，孙承启，汤亮. 高姿态稳定度敏捷卫星的VSCMGs操纵律研究[J]. 空间控制技术与应用, 2008, 34(6): 24-28.

XING Linfeng，SUN Chengqi，TANG Liang. VSCMGS-Based Steering Law Design for a High Attitude Stability Agile Satellite[J]. , 2008, 34(6): 24-28.

[1]	张文辉, 陈浩文, 闻志, 叶晓平. 面向未知目标的柔性关节空间机器人滑模控制[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(3): 49-56.
[2]	王鸿儒, 刘云平, 马金虎, 严乐. 基于奇异摄动法的水下机器人串-并联PID控制[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(3): 40-48.
[3]	马飞越, 韩吉霞, 牛勃, 佃松宜. 基于区间二型模糊终端滑模控制的飞行器姿态控制[J]. 空间控制技术与应用, 2019, 45(5): 22-.
[4]	袁长清, 李政广, 于海莉, 左晨熠. 基于终端滑模和神经网络的多目标姿态跟踪鲁棒控制#br#[J]. 空间控制技术与应用, 2019, 45(3): 39-.
[5]	李焕, 党庆庆, 徐世杰 . 基于奇异值分解的单框架变速控制力矩[J]. 空间控制技术与应用, 2018, 44(1): 21-29.
[6]	. 基于增益调度的变速控制力矩陀螺操纵律设计[J]. 空间控制技术与应用, 2016, 42(6): 31-.
[7]	. 基于指令力矩螺旋式搜索的SGCMG 奇异规避方法[J]. 空间控制技术与应用, 2016, 42(6): 26-.
[8]	梁金金, 张小柯, 宋效正, 吕旺. 基于角动量空间的SGCMGs姿态控制策略[J]. 空间控制技术与应用, 2016, 42(5): 19-.
[9]	王焕杰, 金磊, 贾英宏. 基于混合执行机构的敏捷卫星姿态机动控制[J]. 空间控制技术与应用, 2015, 41(6): 19-.
[10]	李信栋, 苟兴宇. 基于天线驱动组件的多体卫星MIMO控制及稳定裕度应用研究[J]. 空间控制技术与应用, 2014, 40(2): 20-25.
[11]	王明昊, 刘刚, 杨述华. 高超声速飞行器的多胞LPV系统控制器设计[J]. 空间控制技术与应用, 2013, 39(1): 15-22.
[12]	牟夏, 宗红, 雷拥军. 姿态机动中SGCMG的一种改进奇异鲁棒操纵律设计[J]. 空间控制技术与应用, 2012, 38(2): 17-23.
[13]	杨雅萍；吴忠. 变速控制力矩陀螺模式调度型操纵律设计[J]. 空间控制技术与应用, 2011, 37(3): 9-13.
[14]	李贵明；刘良栋； . 刚体卫星姿态的有限时间控制[J]. 空间控制技术与应用, 2011, 37(3): 1-8.