卫星喷气姿态控制算法资料+简易单轴转台方案
忆昔长别 2020-9-2原创 喷气推进航天技术
中文摘要
冷气喷气控制,可以用来控制卫星的姿态角,也可以于火箭。喷气控制是开关控制,不适合采用PID算法,本文给出了教科书中的相平面控制方法“继电控制+滞回比较器”。而后介绍了一种简易的单轴转台,可以用来进行算法的半实物仿真验证。
关键词
喷气控制冷气控制姿态控制相轨迹

1 卫星喷气控制的资料


通过喷气控制卫星的姿态角,使之保持在给定的角度上,也可以用在火箭上。喷气是开关控制,不能使用PID之类的控制算法,这里给出了开关控制的算法资料。控制算法是里面的“继电控制+滞回比较器”的方法,那个应该是用电子器件实现的。现在使用单片机的话,理解了开关方程,直接编程实现就行。里面还介绍了相轨迹的概念,用来分析非线性控制很方便。

讲义。

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2 单轴转台


单轴转台是一种常用的半实物仿真测试平台,用来验证单轴的姿态控制算法和硬件。实验室中的单轴转台由气浮轴承和上层器件组成。上层器件包括控制器、气瓶气阀喷嘴、陀螺仪,放在一个底板上,由一个气浮轴承进行支撑。工作时,轴承中通入高压氮气,使底板浮起,创造一种摩擦力极小的环境,用来模拟卫星在空间中的状态。


单轴转台很贵,下面是设想的一种简易替代方案。


image.png

上层不变,只是用悬挂方法代替气浮转台,只要悬线足够长,刚度就会足够小,就可以忽略平台旋转时悬线的反作用力。

image.png

这里需要注意的是,气路需要设计好,使喷嘴成对工作,使之对平台只产生力偶M。测试时,可以通过遥控、程序延时之类的方法,给定角度目标值,观察控制算法能否正常地把平台控制在给定的角度上,为了比对平台的角度,测算稳态误差,可以再外加量角器、磁编码器之类的非接触角度测量器件。


感兴趣的会员可以试试看,由于本人精力有限,自己只是做了一个简单的demo。



如果控制器一切正常,那么现象大约是:正反向喷气几次之后,转台到达目标角度,并且保持静止;如果施加外部干扰,平台会尝试喷气,使角度回到设定的数值上。




[修改于 21 天前 - 2020-09-02 14:35:17]

来自:火箭技术 / 喷气推进航天航空 / 航天技术
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