具有对称斜装动量轮的再入体动力学分析与姿态鲁棒控制OA北大核心CSTPCD

[目的]针对动量轮再入体姿态控制中存在转矩控制不足的问题进行研究.[方法]提出一种均匀对称斜装的动量轮布局,并利用拉格朗日第二类方程建立动量轮再入体的姿态动力学模型.基于动力学模型设计一种积分滑模综合控制策略,该策略考虑输入饱和对系统的影响,利用非线性扰动观测器对系统的不确定项进行估计.[结果]仿真与再入体模拟实验显示:在同样的控制需求下,本文提出的对称斜装动量轮布局所提供的最大转矩输出相较于传统正交的动量轮布局下降了60%.在引入输入饱和补偿的控制器作用下,控制输入可以更快地脱离饱和状态,再入体在4 s内稳定跟踪期望信号,稳定跟踪误差小于0.07°.[结论]本文提出的对称斜装动量轮布局通过动量轮之间的耦合,提高了动量轮的利用效率.相较于传统滑模控制,本文提出的积分滑模综合控制策略在再入体姿态控制上有抖振低、相对超调量小、鲁棒性高的优点,可有效地对再入体的姿态调整进行精确控制.