●章 緒論1.1 敏捷型對地觀測衛星發展現狀1.1.1 敏感型衛星的成像模式1.1.2 典型的敏捷型衛星計劃1.2 敏捷型對地觀測衛星發展趨勢參考文獻第2章 衛星姿態動力學及運動學模型2.1 引言2.2 姿態描述2.2.1 方向餘弦陣2.2.2 歐拉角2.2.數2.2.4 羅德裡格斯參數2.3 參考坐標繫定義2.4 剛性衛星姿態動力學與運動學2.5 撓性衛星姿態動力學2.6 空間環境力矩模型2.6.1 重力梯度力矩2.6.2 地磁力矩2.6.3 氣動力矩2.6.4 太陽光壓力矩參考文獻第3章 衛星姿態測量部件及執行機構3.1 引言3.2 01/數字一體化太陽敏感器3.3 星敏感器3.4 磁力矩器3.5 反作用飛輪3.5.1 電流模式的模擬量數學模型3.5.2 采用數字電路後的數學模型3.6 控制力矩陀螺參考文獻第4章 衛星姿態確定技術4.1 引言4.2 雙矢量定姿4.3 角速度積分定姿4.4 星敏感器和陀螺聯合濾波定姿4.4.1 濾波狀態變量及狀態方程4.4.2 陀螺漂移誤差模型4.4.3 狀態方程線性化4.5 基於擴展卡爾曼濾波算法的姿態確定4.5.1 繫統方程的建立4.5.2 測量方程的建立4.5.3 濾波器設計參考文獻第5章 衛星姿態控制技術5.1 引言5.2 PD+前饋補償的控制方法5.3 基於遞階飽和的瞬時歐拉軸快速機動算法5.3.1 星體轉動的誤差角估計算法5.3.2 基於瞬時歐拉軸的機動控制器設計5.4 基於準滑模的快速機動控制5.4.1 SMC定義5.4.2 基於準滑模的快速機動控制設計5.4.3 SMC控制繫統的穩定性分析5.5 基於LESO的準滑模快速機動控制5.5.1 算法設計5.5.2 穩定性分析5.5.3 仿真與分析5.6 基於終端滑模變結構的快速機動控制5.6.1 小型衛星姿態數學模型5.6.2 終端滑模控制方案設計5.6.3 仿真研究5.7 基於模型預測控制的衛星姿態控制5.7.1 面向狀態預估的控制模型建立5.7.2 金字塔構型CMG群繫統模型5.7.3 衛星姿態機動路徑的三段式規劃5.7.4 基於滾動時域優化的CMG群框架角速度跟蹤律設計5.7.5 仿真與分析參考文獻第6章 控制力矩陀螺操縱律設計6.1 引言6.2 SGCMG的基本原理6.3 SGCMG的奇異原理6.3.1 SGCMG的奇異的定義6.3.2 SGCMG的角動量奇異面6.3.3 SGCMG的奇異面分類6.4 幾種典型的操縱律及分析6.4.1 奇異回避操縱律6.4.2 奇異逃離操縱律6.4.3 混合操縱律6.4.4 力矩輸出能力最優原理6.5 基於力矩輸出能力最優的操縱律設計6.5.1 最優框架角速度的求取6.5.2 操縱律設計6.5.3 框架鎖定現像分析6.5.4 力矩輸出誤差分析6.6 仿真與分析6.6.1 恆定力矩仿真6.6.2 星體大角度機動仿真6.7 基於高斯偽譜法的SGCMG最優軌跡規劃6.7.1 軌跡規劃中的連續最優控制問題6.7.2 高斯偽譜法基本原理6.7.3 自適應高斯偽譜法基本原理6.7.4 軌跡優化與分析參考文獻第7章 衛星姿態控制仿真技術7.1 引言7.2 全鏈路數學模型和STK顯示成像繫統設計與搭建7.2.1 數學仿真參數設計7.2.2 數學仿真繫統框架設計7.2.3 全鏈路成像Simulink模型建立7.3 條帶拼接成像姿態仿真與成像分析7.3.1 Simulink條帶拼接成像仿真7.3.2 STK條帶拼接成像仿真7.4 自適應微光凝視成像姿態仿真與成像分析7.4.1 Simulink自適應微光成像仿真7.4.2 STK自適應微光成像仿真7.5 鐘擺式搜索成像姿態仿真與成像分析7.5.1 Simulink鐘擺式搜索成像仿真7.5.2 STK鐘擺式搜索成像仿真7.6 地面轉臺實驗技術7.6.1 繫統設計7.6.2 衛星全物理仿真繫統功能及工作模式7.6.3 數學模型與全物理仿真實驗參考文獻
內容簡介
本書從對地觀測敏捷小衛星的姿態控制理論出發，對高性能姿控部件、姿態確定算法、姿態控制算法以及地面仿真技術等方面進行深入的分析。全書共分為七章，章對當前靠前外敏捷小衛星的發展情況進行了概述；第二章介紹了敏捷小衛星的姿態描述方法，並給出了面向控制需求的姿態動力學及運動學模型；第三章介紹了高性能的姿態測量部件，以及當前小衛星常用的姿態執行機構；第四章介紹了幾種敏捷小衛星的在軌姿態確定算法，實現了衛星在軌的真實姿態測量和估計；第五章詳細介紹了敏捷小衛星實現姿態快速機動及穩定控制的若干姿態控制算法；第六章針對以控
高精度的對地觀測分辨率可以獲得更多的目標信息，已成為當前對地觀測衛星發展的主流趨勢。然而，高精度的對地觀測分辨率常意味著相對較小的視場孔徑角，而實現對敏感區域大範圍的觀測就應使衛星能夠快速頻繁地進行姿態機動，這就要求衛星平臺具備敏捷的姿態機動能力。衛星的敏捷性主要體現在衛星姿態的快速機動能力及高精度的穩定能力兩個方面，尤其在衛星對地觀測多種工作模式理念提出之後，這種敏捷性需求更加迫切。為實現對敏感區域大範圍拍照、一次過境多次拍照或不同目標區一次拍照，衛星需進行同軌條帶拼接、立體或凝視成像等，在這些工作模式實現過程中必然伴隨衛星姿態的前擺、後擺或側擺運動，衛星在不同姿態之間快速切換，這樣可以在一個軌道周期內采集到更多的科學數據，極大地增加整個小型衛星的功率密度。本書將從對地觀測小型衛星的敏捷姿態控制理論出發，對高性能姿控部件、姿態確定算法、姿態控制算法以及地面仿真技術等方面進行深入的分析。全......
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