无测量信息的卫星姿态动力学运动学递推方法研究

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本文以某长寿命卫星姿态确定任务为背景，对无任何测量信息的卫星短期高精度姿态递推方法进行了研究。对于长寿命卫星，难以保证陀螺长期连续可用，陀螺最为可能的工作方式为冷备份，因此研究卫星在无姿态敏感器和陀螺测量信息的短期姿态自主递推算法，以在特定条件下(主要指星敏数据短期无效时)，降低系统对陀螺的依赖性，为控制器提供姿态基准，以保证星体的基本目标指向，避免姿态发散，进而为测量系统状态恢复提供充足时间。通过卫星动力学和运动学分析可知，无任何测量信息的姿态及角速度递推精度主要与卫星自身转动惯量和外界干扰力矩的精度相关，因此首先，本文对卫星的姿态动力学/运动学模型进行推导，并得出无敏感器姿态递推的理论依据。其次，设计了基于二阶卡尔曼滤波算法的卫星干扰力矩估计算法，仿真表明算法精度较为理想。之后，根据简化的动力学/运动学方程设计无测量信息时卫星角速度与姿态递推算法，算法中对干扰力矩进行前馈。在此算法基础上，推导递推算法的误差模型和误差公式，并对各误差源对递推算法精度的影响程度进行了理论分析。最后，对卫星无测量信息的姿态递推控制算法进行了数学仿真，验证了初始姿态与角速度误差、干扰力矩、转动惯量拉偏等对递推算法精度的影响情况，为算法的工程应用打下坚实基础。

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作者
赵伟;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科控制工程
授予学位硕士
导师姓名庞小红,蔡云泽,袁荣钢;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 V412.42;
关键词
卫星姿态递推; 无敏感器; 二阶卡尔曼滤波; 干扰力矩估计;

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