第五讲 三轴稳定航天飞行器姿态控制.pdf

第五章 三轴稳定航天器的姿态控制 第五章 三轴稳定航天器的姿态控制 §5.1 三轴稳定姿态控制系统的任务 §5.2 零动量航天器的喷气控制 §5.3 零动量航天器的飞轮控制 §5.4 偏置动量姿态控制 §5.5 姿态捕获与姿态机动 §5.1 三轴稳定姿态控制的任务 §5.1 三轴稳定姿态控制的任务 5.1.1 基本任务 5.1.2 设计指标 5.1.3 主动控制系统的类型 5.1.1 基本任务 5.1.1 基本任务 速率阻尼 星箭分离 姿态捕获 姿态粗控 姿态精控 速率阻尼 姿态捕获 姿态粗控 姿态精控 模式 模式 模式 模式 姿态机动 故障模式 模式切换 姿态机动 模式 5.1.2 设计指标 5.1.2 设计指标 可靠性 稳定性 幅值稳定裕度 相位裕度 稳态精度 姿态指向精度(3σ) 姿态稳定度(3σ) 动态响应 机动时间或机动速度 5.1.3 主动控制系统的分类 5.1.3 主动控制系统的分类 零动量系统 喷气推力器 飞轮 控制力矩陀螺 偏置动量系统 固定偏置动量系统(WHECON) 单自由度动量系统 两自由度动量系统 零动量姿态控制系统 零动量姿态控制系统 整星动量 标称状态下整星动量为零 多用于对姿态稳定度要求较高的卫星，如遥感卫星 “3正交”轮系构形 反作用轮 法国SPOT卫星 “3正交+1斜装”轮系构形 偏置动量轮 美国的陆地卫星 中国的“资源一号” 偏置动量姿态控制系统 偏置动量姿态控制系统 整星动量 标称状态下整星在某一个方向(一般在轨道角速度方向)有 一个非零的角动量值； 比姿态角速率产生的角动量值大一个数量级以上。 用途 多用于对姿态指向要求较高的卫星； 如地球静止轨道卫星。 优点 不需要偏航敏感器； 抗干扰性能好。 固定偏置动量系统 固定偏置动量系统 系统描述 在星体俯仰轴负向有偏置角动量 安装形式 在俯仰轴上安装两个动量轮 一个动量轮处于工作状态 另一个动量轮处于冷备份状态 动量轮的转速在其标称值的±10%~±20%范围内变动以提供 俯仰通道的控制角动量 滚动和偏航靠斜装的姿控发动机控制 应用实例 Intelsat-V、RCA-3000系列、TV-SAT、Eutesat-II等通信 广播卫星 单自由度动量系统 单自由度动量系统 系统描述 在星体俯仰轴负向有偏置角动量 在滚动-偏航平面内还有一个自由度的角动量 安装形式 V型安装的动量轮 应用实例 ARABSAT 、INSAT 、Intelsat-VII等通信卫星 MOS-1海洋观察卫星 两自由度动量系统 两自由度动量系统 系统描述 在星体俯仰轴负向有偏置角动量 在星体滚动轴上有一个自由度的控制角动量 在星体偏航轴上有一个自由度