摘要单框架控制力矩陀螺的奇异问题一直是限制其在航天器上广泛应用的原因之一。本文针对五棱锥型单框架控制力矩陀螺群，主要研究了单框架控制力矩陀螺单元产生力矩的原因并给出它的力矩放大倍数的近似值，同时给出了五棱锥型单框架控制力矩陀螺群的总角动量矢量。本文还研究了单框架控制力矩陀螺的奇异机理，并对其进行了奇异可视化。最后本文给出了伪逆操纵律和广义加权鲁棒伪逆操纵律的推导过程，同时分析了广义加权鲁棒伪逆操纵律中加权矩阵的作用并在五棱锥型单框架控制力矩陀螺群上得到应用。25152
毕业论文关键字 奇异问题 五棱锥型单框架控制力矩陀螺群 广义加权鲁棒伪逆操纵律
Title Single Gimbal Control Moment Gyroscope Group of control Law Design and Simulation
Abstract
The singularity problem of single gimbal control moment gyroscope is the reason why limit it in
spacecraft. This article, in view of the five pyramid model of single gimbal control moment
gyroscope, mainly studies the causes of producing torque for the single gimbal control moment
gyroscope, and give it the moment magnification of approximation, and presents the total
angular momentum vector. This paper also studies the singular mechanism of single gimbal
control moment gyroscope, and implemented the singular visualization. Finally, the paper
introduces the pseudo inverse control law and the generalized weighted robust-pseudo inverse
control law. At the same time, the paper analyses the role of the weighting matrix for the
generalized weighted robust pseudo-inverse control law and is applied to the five pyramid type
single gimbal control moment gyroscopes.
Keywords Singularity problem Five pyramid type single gimbal control moment gyroscopes
Generalized weighted robust pseudo-inverse control law
目次
1 绪论 1
1.1 SGCMG操纵律的研究历史1
1.2 SGCMG操纵律研究概括.2
1.3 本文的结构安排. 4
2 SGCMG的基本原理5
2.1 SGCMG的力矩输出原理.5
2.2 SGCMG 的力矩放大原理 ..5
2.3 五棱锥加轴型 SGCMG系统..6
2.4 本章小结. 9
3 SGCMG的奇异原理.10
3.1 SGCMG奇异的定义.10
3.2 SGCMG系统的角动量包络面10
3.3 本章小结.. 16
4 SGCMG操纵律的设计和仿真17
4.1 SGCMG操纵律的设计17
4.2 仿真结果分析 22
4.3 本章小结.. 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献.. 29
1 绪论
21 世纪以来，伴随着社会技术的急速发展，航天技术也跟着一起在不断进步，人们对航
天设备的要求越来越高，对地卫星就是其中之一。首先，为了获得地面目标更多的有用信息，
所以需要提高对地卫星的分辨率，分辨率越高，地面基站接收到信息后处理起来才会越容易。
然而，为提高卫星的分辨率往往需要较小的视场孔径角，而要想实现对敏感区域大范围的观
测就要求卫星具有敏捷的姿态机动能力，所以，敏捷的姿态机动能力是对地观测卫星高分辨
率必要的前提条件之一。敏捷的姿态机动能力可以保证对地观测卫星实现对多个目标区域之
间快速的机动，同时通过卫星对自身动作的调节，使卫星在一个轨道周期内采集更多的科学
数据，很大程度的提高了卫星的效率。
卫星如果要对接收到的指令快速做出姿态调整，那么就需要有一个能够提供足够力矩的
装置。反作用飞轮（RW）、单框架控制力矩陀螺（以下简称 SGCMG）和双框架控制力矩陀
螺（DGCMG）都能够给卫星提供控制力矩，但控制力矩陀螺比反应飞轮有更大的力矩输出
和快速的反应能力。与 DGCMG 相比，SGCMG在构型方面更加复杂，产生力矩更加容易， 单框架控制力矩陀螺群操纵律设计与仿真:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_18790.html