姿态控制与轨道控制 PPT
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姿态控制与轨道控制系统姿态控制概述姿态是指卫星相对于空间某参考系的方位或指向,卫星姿态控制是获取并保持卫星在太空定向(即卫星相对于某个参考坐标系的姿态)的技术,包括姿态稳定和姿态控制两个方面。
前者要求将卫星上安装的有效载荷对空间的特定目标定向、跟踪或扫描,这种克服内外干扰力矩使卫星姿态保持对某参考方位定向;后者是把卫星从一种姿态转变为另一种姿态的再定向过程。
其硬件系统包括敏感器、控制器和执行机构三个部分卫星姿态控制可以分为被动和主动控制两大类,以及介于两者之间的半被动和半主动控制被动控制利用卫星本事动力学特性(如角动量、惯性矩),或卫星与环境相互作用产生的外力矩作为控制力矩源。
主动控制利用星上能源(电能或推进剂工质),依靠直接或间接敏感到的姿态信息,按一定的控制律操纵控制力矩器实现姿态控制。
任务分析本卫星旨在对于钓鱼岛及其附近海域的侦查探测,并将信息汇总传送回地面接收站,三颗卫星先要共同工作,后期又分开观测,对于整体的姿态控制和分开后各个个体的控制都有很高的要求。
考虑到卫星形状与对地观测要求,对其采用对地定向三轴稳定的设计方案,以质心轨道坐标系作为其参考坐标系。
为保证空间方位和姿态确定的精度要求,使用多传感器的设计,并通过飞轮三轴姿态控制辅助以喷气推力姿态稳定的手段加速姿态修正速度。
姿态控制原理姿态控制:指对航天器绕质心施加力矩,以保持或按需要改变其在空间的定向的技术。
包括姿态稳定和姿态机动。
姿态稳定:指使姿态保持在指定方向。
姿态机动是指航天器从一个姿态过渡到另一个姿态的再定向过程。
航天器姿态控制类型包括:主动控制:星上有主动控制力矩产生机构。
主动姿态控制首先需要获得航天器当前的姿态。
被动控制:利用环境力矩产生控制力矩。
姿态获得包括两个过程:姿态测量:利用姿态敏感器获取含有姿态信息的物理量。
姿态确定:对姿态测量得到的物理量进行数据处理,获得姿态数据。
姿态控制系统包括姿态敏感器和执行机构。
姿态敏感器:测量星体相对于某一基准方位的姿态信息。
航天器姿态与轨道控制原理
从系统建模的角度来看,航天器的姿态与轨道控制原理包括两部分:旋转系统和平衡系统。
旋转系统包括控制方法、动力方法、传感方法和反馈控制方法等,来实现航天器姿态控制。
平衡系统则运用轨道力学、轨道建模、轨道规划以及发动机控制等方法,以轨道航行、轨道改良等为目标,保证航天器完成任务。
通常情况下,旋转系统使用发动机以及由发动机带动的旋转机构来控制和调节航天器构型和姿态。
旋转系统的主要控制方式有:有限旋转系统控制、控制反馈系统控制、面向目标的制导控制和旋转目标控制等,结合传感器系统通过利用陀螺仪、角速度矢量积分等方法,对航天器角度、转矩控制进行调节,使最终姿态稳定。
平衡系统使用发动机以及由发动机带动的旋转机构来推进航天器的空间轨道控制,通过改变发动机输出力及轨道建模下的参数,如卫星质量、平衡系数等,来调节航天器轨道,如通过线加速、混乱改正、超密对抗等方式,来实现轨道的航行控制。
总之,航天器姿态与轨道控制原理是结合发动机控制技术与建模技术,将航天器位置、朝向以及运动控制起来,以实现宇宙任务的一系列原理。
卫星姿态轨道控制原理今天来聊聊卫星姿态轨道控制原理的话题。
你看啊,咱们平时放风筝的时候,如果想让风筝飞得又高又稳,还得摆出各种有趣的姿势,就得不断地拉扯风筝线调整它的方向,在太空中的卫星其实也有点类似的情况呢。
卫星在天上可不是随意飘荡的,就像汽车得沿着马路跑一样,卫星也要按照规定的轨道运行,这个轨道决定了卫星在空间的位置。
要保持卫星在既定轨道运行,就得克服许多外界干扰因素,比如地球的不均匀引力啦,其他天体的引力影响啦,还有太阳光压等。
这就需要进行轨道控制。
打个比方,轨道控制就像是让卫星在太空高速路上稳稳行驶。
卫星自身带有动力系统或者可以通过利用地球的引力等进行轨道机动。
比如说,通过在卫星上安装不同类型的推进器。
当需要改变轨道高度或者轨道平面时,推进器点火工作,像汽车踩油门加速或者转弯似的,改变卫星的速度向量,从而实现轨道的调整。
再来说说卫星姿态控制。
咱们都知道,卫星上的很多设备都有特定的指向要求的。
比如通信卫星得保证天线对准地球特定区域。
卫星姿态控制就是控制卫星在太空中的朝向。
你可以把卫星想象成一艘在太空中航行的小船,姿态控制系统就像船上的舵,时刻调整小船的船头方向。
卫星可以通过动量轮、磁力矩器等设备来实现姿态控制。
像动量轮,它通过高速旋转来存储角动量,然后根据需要改变角动量的方向来调整卫星的姿态,就像用船上的重物调整平衡进而改变船的方向一样。
说到这里,你可能会问卫星姿态和轨道控制这两者之间有没有相互影响呢?这个问题很有意思,其实它们是密切相关的。
不准确的轨道控制会导致卫星受到不同的力的作用,从而间接影响到姿态;反过来,卫星姿态没控制好,也会影响到用于轨道控制的推进装置的工作效果等。
我在学习这个原理的过程中,一开始也特别困惑像引力助推这种比较复杂的轨道控制方法。
引力助推就好像卫星在太空中搭顺风车,路过行星的时候利用行星的引力和相对运动给自己加速或者改变轨道方向,但具体怎么一回事真的费了我好大劲儿才理解呢。
卫星姿态及轨道控制方法主要包括以下几种:
姿控发动机:姿控发动机用于改变卫星的姿态,其燃料喷射方向不同可以产生不同方向的推力,从而改变卫星的姿态。
姿控发动机通常采用离子推进器或化学推进器。
引力牵引:利用地球引力场,通过改变卫星的轨道高度和速度,使其受到引力牵引,从而实现姿态控制。
热控制:热控制是指通过控制卫星内部的温度,调整卫星的热平衡,从而减少热对姿态控制的影响。
智能控制系统:智能控制系统是指利用人工智能等技术,对卫星进行实时监测和预测,从而快速响应和处理各种情况,保证卫星的稳定运行。
地面仿真和控制:地面仿真和控制是指利用地面站对卫星进行仿真和控制,从而测试和验证卫星的各种性能,提高卫星的可靠性和稳定性。
总之,卫星姿态及轨道控制方法多种多样,根据实际情况选择合适的方法可以保证卫星的稳定运行。
姿态控制与轨道控制系统姿态控制概述姿态是指卫星相对于空间某参考系的方位或指向,卫星姿态控制是获取并保持卫星在太空定向(即卫星相对于某个参考坐标系的姿态)的技术,包括姿态稳定和姿态控制两个方面。
前者要求将卫星上安装的有效载荷对空间的特定目标定向、跟踪或扫描,这种克服内外干扰力矩使卫星姿态保持对某参考方位定向;后者是把卫星从一种姿态转变为另一种姿态的再定向过程。
其硬件系统包括敏感器、控制器和执行机构三个部分卫星姿态控制可以分为被动和主动控制两大类,以及介于两者之间的半被动和半主动控制被动控制利用卫星本事动力学特性(如角动量、惯性矩),或卫星与环境相互作用产生的外力矩作为控制力矩源。
主动控制利用星上能源(电能或推进剂工质),依靠直接或间接敏感到的姿态信息,按一定的控制律操纵控制力矩器实现姿态控制。
任务分析本卫星旨在对于钓鱼岛及其附近海域的侦查探测,并将信息汇总传送回地面接收站,三颗卫星先要共同工作,后期又分开观测,对于整体的姿态控制和分开后各个个体的控制都有很高的要求。
考虑到卫星形状与对地观测要求,对其采用对地定向三轴稳定的设计方案,以质心轨道坐标系作为其参考坐标系。
为保证空间方位和姿态确定的精度要求,使用多传感器的设计,并通过飞轮三轴姿态控制辅助以喷气推力姿态稳定的手段加速姿态修正速度。
姿态控制原理姿态控制:指对航天器绕质心施加力矩,以保持或按需要改变其在空间的定向的技术。
包括姿态稳定和姿态机动。
姿态稳定:指使姿态保持在指定方向。
姿态机动是指航天器从一个姿态过渡到另一个姿态的再定向过程。
航天器姿态控制类型包括:主动控制:星上有主动控制力矩产生机构。
主动姿态控制首先需要获得航天器当前的姿态。
被动控制:利用环境力矩产生控制力矩。
姿态获得包括两个过程:姿态测量:利用姿态敏感器获取含有姿态信息的物理量。
姿态确定:对姿态测量得到的物理量进行数据处理,获得姿态数据。
姿态控制系统包括姿态敏感器和执行机构。
姿态敏感器:测量星体相对于某一基准方位的姿态信息。