基于DSP技術的皮衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、從20世紀80年代美國軍方提出了現(xiàn)代小衛(wèi)星的概念以來,現(xiàn)代微小衛(wèi)星技術發(fā)展非常迅速,微小衛(wèi)星是目前航天器發(fā)展的一個重要方向.現(xiàn)代微小衛(wèi)星具有重量輕、性能好、研制周期短、造價低等優(yōu)點.作為現(xiàn)代微小衛(wèi)星關鍵部分,姿態(tài)控制系統(tǒng)需具有結構簡單、質量輕、工作時間長和可靠性高的特點.本文就是在"973"和教育部的資助下("皮衛(wèi)星技術研究"和"皮衛(wèi)星關鍵技術基礎研究"),對皮納微小衛(wèi)星姿態(tài)控制和穩(wěn)定系統(tǒng)進行的系統(tǒng)研究和驗證試驗.本文要設計的姿態(tài)控制系

2、統(tǒng),最終目標是一個低功耗的三軸穩(wěn)定的皮納衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng),主要的工作是方案設計和單軸方案驗證.由于皮納衛(wèi)星體積很小,能源供應亦十分緊張,姿態(tài)控制方案設計必須考慮這兩個因素.系統(tǒng)采用一個微機械偏置動量飛輪作為姿態(tài)控制的主執(zhí)行機構,利用4個微機械動量噴氣裝置對飛輪進行飽和卸載,同時還配有三軸磁力矩器作為輔助姿態(tài)控制執(zhí)行機構.考慮到能源和星上空間的因素,姿控系統(tǒng)的姿態(tài)敏感器直接利用衛(wèi)星(近似一正方體)的6個表面上的太陽能電池作為太陽敏感器,同

3、時配有一個三軸磁強計.姿控系統(tǒng)的主控板主要是基于DSP及其擴展電路完成的,負責采集多路姿態(tài)信息,確定衛(wèi)星當前姿態(tài),判斷姿態(tài)偏差,從而驅動星上各種執(zhí)行機構協(xié)調工作來達到姿態(tài)控制和穩(wěn)定的效果.本文首先利用DSP及其它數字電路技術設計出姿態(tài)控制的主控板.在分析了各個姿態(tài)驅動模塊的驅動特點之后設計出符合要求的驅動電路模塊.通過對太陽能電池的功率輸出與衛(wèi)星相對于太陽的姿態(tài)角的關系,得到確定衛(wèi)星姿態(tài)角、角速度和角加速度的方法,并利用姿態(tài)偏差量控制偏