一、主动磁控小卫星模糊控制算法研究（论文文献综述）
杨航[1]（2018）在《基于地磁的皮纳卫星姿态控制方法研究》文中进行了进一步梳理近年来,微电子、新型材料、精密制造等领域技术快速发展,以此为基础的皮纳卫星具备质量轻、体积小、成本低、功能强等突出特点,在民用和军事方面都具有巨大的潜力和较好的应用前景。但皮纳卫星自身设计的制约使得其对星上配置元件的体积、功耗、质量等要求非常严格,姿控系统可选择的执行机构种类有限。充分利用近地空间地球磁场的磁力矩器具备质量轻、能耗低、结构简单、可靠性高等优点,基于磁控,不依靠旋转机构和喷气推进对皮纳卫星进行姿态控制成为目前的重要研究方向。因此针对上述问题,本文对基于地磁的皮纳卫星姿控系统进行了研究。首先,在皮纳卫星的姿态确定方面,对所选择的太阳敏感器、磁强计以及微机械陀螺的工作原理进行了研究,并分别建立了测量模型。在充分考虑皮纳卫星姿态确定系统中的非线性因素和星上处理器的存储容量、计算速度等约束的基础上,采用扩展卡尔曼滤波方法进行敏感器数据处理和姿态估计,在定姿算法中对光照区的“太敏+磁强+陀螺”滤波器和阴影区的“磁强+陀螺”滤波器两种情况进行了充分研究与理论分析,仿真表明当三种测量信息有效融合时,姿态角估计精度<0.5°,三轴角速率估计精度<0.02°/s,阴影区太敏不可用时,姿态角估计精度<1°,三轴角速率估计精度<0.04°/s,此精度水平能够满足皮纳卫星定姿精度要求。其次,对于皮纳卫星的姿态控制模块,研究了所选用的执行机构磁力矩器的工作原理和相关特性,磁控力矩受地磁场约束,只能在与磁场强度垂直平面内产生,且量值通常较小。然后针对卫星星箭分离后的速率阻尼、姿态捕获和姿态稳定三个阶段不同的工作特点和目标分别设计相应的磁控制律。卫星入轨初期,利用星体系内地磁向量的变化率使星体角速率快速降低,仿真算例表明该算法在3个轨道周期内可将角速率衰减到0.3°/s;针对大角度机动的姿态捕获阶段,设计了基于滑模的无切换控制律,仿真表明该控制律有着较好的鲁棒性和实用性,在初始角度偏差较大时5个轨道周期内姿态角可收敛到8°以内;针对小角度机动的三轴稳定阶段,根据磁控卫星的特点,建立了低轨刚体小卫星的线性周期系统模型,将LQR理论应用到姿态磁控系统中,由仿真结果可知所设计的控制策略能将姿态角误差稳定在2°以内,满足姿态稳定精度要求。最后,从卫星姿态控制系统具体功能中选取卫星入轨后对地定向及对地定向/对日定向切换两种控制过程进行三个阶段切换的整体大闭环系统仿真分析。由仿真结果可知,所设计的三个阶段控制律处在同一闭环系统且分阶段工作时的效果良好,两种情况下均能将姿态指向误差稳定到3°以内,满足一定的卫星指向精度需求。
曹明玉[2]（2017）在《LEO对地观测微小卫星磁姿态控制方法研究》文中研究说明近年来,微小卫星发展迅速,不再局限于试验卫星阶段。微小卫星因其研制的成本低、速度快,在工程中应用的越来越广泛。微小卫星的系统同大型卫星一样是一个复杂的系统,其中姿态控制系统是微小卫星在轨稳定运行的保障。随着微小卫星任务复杂度逐渐上升,对微小卫星的控制系统要求也越来越高。而姿态系统的研究重点是姿态控制律的研究,它是实现卫星高精度与高稳定度在轨运行的保障。本文以某近地轨道对地观测微小卫星为背景,为了实现卫星在轨运行期间的三轴稳定,对姿态控制系统的控制器部分进行了研究。本文研究的微小卫星控制系统只采用磁力矩器作为执行机构,因主要是对控制器部分进行研究,忽略姿态确定部分的研究。本文主要针对微小卫星小角度摄动、大角度机动的情况进行控制器的研究,并且考虑到空间未知干扰的情况。根据磁力矩器在轨期间控制力矩受限的特点进行磁补偿设计。针对任务卫星进行基础比例微分（Proportion Derivative,PD）控制器设计,并通过四元数标量改进为拟PD控制器,并分析其优缺点。根据卫星小角度摄动,在平衡点处线性化卫星模型,在线性化模型的基础上设计能离线计算的线性二次型调节器（Linear Quadratic Regulator,LQR）控制律,此控制律可减小星载计算机的负载。数学仿真表明,拟PD控制器与LQR控制器都能使微小卫星姿态稳定,具有一定的工程性与实用性。本文针对微小卫星的大角度机动,设计了响应速度快、鲁棒性强的滑模控制器。因转动惯量难以精确测得并且考虑到空间存在未知干扰的情况,改进了滑模变结构控制。根据状态观测器可以估计状态变量的原理,在滑模控制的基础上设计了滑模扩张观测器控制律。通过扩张观测器良好的估计性能,对姿态控制系统进行了动态补偿。依次对滑模变结构控制以及滑模扩张观测器控制仿真分析,结果表明滑模及改进算法的稳定精度高,稳定实间短,并且滑模扩张观测器具有良好的抗干扰能力。
辛星[3]（2016）在《敏捷卫星大角度姿态机动与稳定控制研究》文中指出敏捷卫星技术对姿态控制的快速性和灵活性提出了较高的要求。以提升敏捷卫星姿态控制系统性能为目的,主要研究了1)大角度快速姿态机动近最优控制;2)基于CMG的敏捷卫星姿态机动控制;3)敏捷卫星惯性参数在轨估计;4)变轨阶段强外扰作用下的姿态稳定控制;5)基于指令滤波的姿态机动控制等问题。首先,设计了一种基于全局线性化技术的敏捷卫星大角度姿态机动近最优控制方法。利用基于高阶奇异值分解方法的张量积（TP）模型变换实现对敏捷卫星控制系统的线性化,继而利用基于线性系统理论的优化方法设计具有近最优特性的姿态机动控制律。在线性化设计过程中引入模型化简设计,能使控制律的性能保守性与实时计算量降低。通过引入Back-Stepping逻辑,使TP变换求取的近最优控制律与自适应姿态跟踪控制律结合,得到了在线计算量小,响应快速,并对不确定性具有自适应能力的近最优姿态控制器。其次,研究了包含执行机构的敏捷卫星姿态控制系统。提出了一种新型控制力矩陀螺（Control Moment Gyros,CMG）操纵律,改变了使用静态数据求逆构造力矩分配矩阵的常规设计模式,在力矩分配矩阵中引入高阶微分动态的近似补偿项,获得了更高的计算精度。通过对新型操纵律奇异性的分析,设计了切换型的奇异回避策略。在此基础上,提出了一种综合考虑奇异性的姿态机动控制律,利用卫星和CMG的角动量交换特性,通过实时调整卫星运动状态增强CMG的奇异回避能力,能够减轻奇异对姿态机动控制的影响。再次,研究了敏捷卫星惯性参数在轨估计问题。针对一类具有质量体附着特点的敏捷卫星,提出一种能够同时估计卫星本体以及其它未知物件质量、质心和转动惯量的方法,能够有效降低敏捷卫星控制系统的不确定性。该方法同时考虑了角动量交换装置、机械臂等附件的动力学特性,适用范围比现有方法更广。再次,研究了机动变轨阶段敏捷卫星的姿态稳定控制问题。考虑轨道发动机推力干扰具有突施性和高幅值,较难以常规反馈方法获得快速和高稳定度的扰动抑制效果,设计了一种通过估计卫星质心坐标的有效分量,控制发动机摆动减小扰动的方法,其优势在于不受质心坐标时变、附件挠性或充液的影响。针对补偿后剩余的发动机扰动,设计了一种基于推进器和CMG的混合姿态稳定控制策略,能够提升姿态稳定控制的精度和稳定度,同时还具有对CMG的角动量进行平衡和卸载的功能,能够避免CMG在控制过程中吸收外部角动量。再次,针对以卫星姿态控制系统为代表的高阶级联系统的特点,设计了一种递阶结构的反馈控制器,其特点是响应快速,设计简单,同时能兼顾动态响应的多级饱和约束。利用该控制方法,设计了一种能够提升姿态控制系统的误差调节速度、抗饱和能力和性能鲁棒性,同时能使控制器设计简化的姿态控制指令滤波器。在上述指令滤波机制下,设计了基于递阶饱和控制的敏捷卫星姿态机动/跟踪控制系统,能够实现三轴多级饱和约束下的大角度快速姿态机动控制。最后,探讨了敏捷卫星系统面向对象仿真建模和姿态控制系统的集成仿真测试问题。基于高性能的分布式计算软件平台开发了针对敏捷卫星姿态控制算法的集成仿真测试系统,利用该系统提供的模拟星上环境和在轨任务预案对前文所设计的若干算法进行了面向实际任务的性能实测。
何亮[4]（2015）在《面向立方体卫星的姿态控制策略与控制算法研究》文中研究表明立方体卫星是一个新创举。由于立方体卫星能快速实现标准化和模块化,因此其具有很好的发展前景。但随着立方体卫星应用日趋复杂化,姿态作为卫星正常运行的重要基础,也面临着越来越严格的要求。小型化、微型化是立方体星的巨大优势,但是也是巨大的限制,立方体卫星上携带的姿态敏感器精度较低,星上太阳能电池片也不能获取足够的电能,与此同时,星上也很难实现硬件备份。在此背景下,本文对面向立方体卫星的姿态控制策略和姿态控制算法进行了研究:首先,论文对姿态确定算法和控制算法进行了研究。根据确定原理的不同,姿态确定方法可以分为姿态确定性方法和滤波算法,文章分别对这两类算法进行了研究和仿真,通过仿真结果可知采用滤波算法相对于姿态确定性方法可以获得更高的姿态确定精度。控制算法方面,针对传统PID控制器的不足,设计了自适应PID控制律并进行了仿真,仿真结果表明,自适应PID控制律能够快速稳定的收敛到目标姿态。其次,论文以“智能号”手机卫星为载体,根据卫星的任务要求进行了姿态控制策略研究和设计,并针对星上姿态控制系统的信号异常诊断方法进行了研究。针对不同的工作模式,分别进行了仿真并对“智能号”手机卫星的在轨数据进行了分析。最后,论文对姿态敏感器的标定算法进行了研究,分别对陀螺仪和磁强计进行建模,提出了陀螺仪组合标定算法,根据实验数据对算法进行了验证。根据是否需要姿态信息对两类在轨标定算法进行了算法研究,并以磁强计为例进行了在轨标定算法仿真分析。论文全文以“智能号”手机卫星为研究对象,对卫星姿态控制系统的确定、控制算法进行了研究,对姿态控制策略进行了设计,并对姿态敏感器的标定算法进行了仿真、实验验证,形成了面向立方体卫星姿态控制系统设计的完整方案并通过在轨实验验证,对于立方体卫星的设计具有重要参考价值。
尹大千[5]（2013）在《一种重力梯度稳定卫星姿态确定与控制方法研究》文中研究说明卫星小型化，已经成为当今卫星研制的趋势。特别是现代小卫星具有巨大的经济优势和令人注目的效果，使现代小卫星、微小卫星走进新的天地。利用重力梯度力矩作为卫星的控制方式，非常有利于小卫星、微小卫星的发展，因为重力梯度力矩作为卫星的主要控制方式具有操控方便、实用、能源消耗低、稳定性高等优点。本文对主动磁控重力梯度稳定卫星的精密定轨、定姿、重力梯度杆伸展及卫星的姿态控制进行研究。本文主要针对重力梯度稳定卫星的姿态确定、定轨以及主动磁控方法进行研究。首先，给定了参考坐标系的定义及坐标系之间的转换，研究了卫星姿态描述的几种方式并比较了其优缺点，建立了卫星的姿态运动方程和姿态动力学方程，分析了卫星在空间内不同高度上受到的力矩。其次，简要论述了目前卫星姿态的主要测量方法及原理。针对目前的主流姿态敏感器做了详细的分析，设计了两种姿态敏感器的组合定姿方法，并作出的仿真比较。研究了一种重力梯度稳定卫星的定轨方法：GPS非差几何法定轨，设计了已解和需解模糊度两种定轨方案，系统分析了两种方案的定轨精度。再次，基于磁控，设计了两种重力梯度杆的伸展策略。一种是以开环恒速伸展重力梯度杆，一种是以姿态信息反馈闭环的伸展方案，通过仿真验证了这两种方案的可行性。最后，论述了磁力矩器的工作原理和数学模型，针对星箭分离后，卫星的速率阻尼阶段设计了控制率。对重力梯度卫星的伸杆策略设计了两种方案，并对其进行了相应仿真。针对四元数反馈的磁控律和欧拉角反馈的磁控律，设计了PD主动磁控算法。
程月华[6]（2012）在《规避卫星姿控系统故障诊断与容错控制技术研究》文中认为随着空间飞行器和垃圾废物的不断增多，卫星遭受撞击的概率越来越大，规避卫星问题已成为当前航天领域的研究热点之一。卫星在轨运行环境恶劣，遭遇高低温交变和强辐射易引发执行机构故障，规避卫星的故障检测和容错控制技术研究具有重要意义。针对规避卫星姿态控制系统非线性，强耦合的特点，提出了基于自组织神经网络的执行机构故障诊断方法。自组织模糊神经网络（SOFNN）可以根据系统状态在线更新权值和调整节点，优化网络结构，为解决故障诊断问题提供了一种新思路。本文针对卫星姿态控制系统中的主要故障源执行机构，开展了基于两个自组织模糊神经网络故障诊断方法研究，即采用网络SOFNN1用于健康系统的离线训练，以估计出系统的不确定项和扰动项，以网络输出结果为故障检测的阈值参考，在网络SOFNN1的基础上利用网络SOFNN2估计执行器故障。仿真结果表明，自组织神经网络可正确检测并能估计出执行机构故障，为开展系统容错控制研究奠定了基础。针对卫星姿态控制系统运行中遇到的大干扰和不确定情况，兼顾系统本身的非线性行为，又由于滑模观测器是解决非线性系统及干扰系统的故障诊断的有效途径，故此提出了基于滑模观测器的执行机构故障诊断方法。利用T-S模糊方法建立卫星姿态控制系统的T-S模糊模型，在此基础上设计了滑模观测器。当故障发生时，依然维持滑模运动，利用与变结构控制里等效控制概念类似的“等效输出注入”实现对故障项的估计。仿真试验表明，本文设计的滑模观测器在系统存在干扰和不确定的情况下，能够准确检测故障。该方法设计简单，工程实现性强。另外，本文研究了基于非线性未知输入观测器（RO-NUIO）的故障诊断方法，以解决由于卫星规避过程中模型不确定及大干扰力矩等引起的故障误判问题。其中，针对NUIO方法苛刻的设计条件，采用了坐标变换，将系统进行降阶设计，再采用线性矩阵不等式的方法求解参数，从而改进设计，弱化了条件要求，提出了非线性未知输入观测器故障诊断方法。仿真试验结果表明，本文所提出的RO-NUIO故障检测和隔离方法法不仅可以实现规避卫星执行机构的故障检测，同时也可实现故障隔离，且设计方便。在规避卫星实施轨道控制期间，轨道机动推力会影响卫星的姿态和挠性模态，本文针对挠性规避卫星执行机构存在的推力干扰故障问题，研究了基于反步自适应变结构方法的容错控制技术。设计了基于反步自适应变结构的被动容错控制器可达到姿态稳定目的，采用分布式智能部件作为执行器和设计补偿项以更好的抑制挠性结构的振动和常值变形。试验结果表明，本文提出的反步自适应变结构容错控制律在没有故障诊断信息基础上，也可以保证姿态稳定，且应变反应速率反馈补偿器能很好的抑制挠性结构的变形和振动。在实际应用中，由于规避卫星的执行机构在物理结构和输出能量的限制，使得执行机构不可能提供无限大的力矩，即存在受限问题。本文针对执行机构的物理限问题，设计了基于输入受限的变结构容错控制器。试验结果表明，本文设计的容错控制器不仅满足输入受限条件，同时保证了系统执行机构故障情况下控制器的有效性。在考虑输入受限方法和容错控制器设计的基础上，针对规避卫星执行机构具备配置冗余条件，研究了基于控制分配思想的执行机构在线重构技术。在控制机构部分失效情况下，该容错控制器无须改变控制算法，仅需调整相应的控制分配方案就能够实现控制输出的在线调整，提高了系统鲁棒性；在线重构技术能够直接处理执行机构的故障失效问题，降低了控制算法设计难度。仿真试验结果表明，执行机构故障情况下，控制分配算法能将伪控制指令进行在轨重分配，优化星载资源配置，并具备容错能力，是一种提高姿态控制系统运行可靠性的有效方法。在算法研究的基础上，为了将理论方法与工程实践相结合，研制了卫星故障检测与容错技术的半物理仿真平台，并开展了卫星姿态控制系统的故障检测与容错控制技术的半物理仿真试验，验证了所提出方法的有效性和合理性。针对规避卫星，建立了全数字规避卫星姿态控制系统容错控制技术仿真试验系统，开展了规避卫星的仿真演示、故障诊断和容错控制技术的试验及算法验证研究工作。
杜丽敏[7]（2012）在《基于力矩陀螺的高分敏捷小卫星姿态机动控制研究》文中研究表明高分敏捷小卫星需要卫星平台具备大角度快速机动能力和机动之后的高稳定控制能力。单框架控制力矩陀螺（SGCMG）由于机械结构简单和输出力矩大等优点，成为未来敏捷小卫星姿态机动首选的执行机构。本文针对影响基于SGCMG的对地观测高分敏捷小卫星姿态机动控制性能的主要因素进行了详细的分析，提出了有效可行的姿态机动控制方案。首先，总结了描述卫星姿态的欧拉角及四元数描述方法；介绍了金字塔构型的控制力矩陀螺群（SGCMGs）工作机理；建立了SGCMGs作为执行机构的小卫星动力学模型和运动学模型；并对近地轨道小卫星受到的主要干扰力矩进行了分析。其次，研究了SGCMGs作为姿态执行机构的高分敏捷小卫星的大角度机动和高精度稳态控制问题。借鉴自抗扰理论（ADRC），提出了基于非线性扩张状态观测器（NESO）的非线性四元数误差反馈控制方案，在卫星控制系统内环加入非线性扩张状态观测器（NESO），实现了对卫星动力学的耦合扰动进行解耦及对于外部扰动等的观测，采用非线性组合函数作为姿态反馈控制器更加有效的抑制了干扰，仿真验证了该方案较好的稳态控制性能。然后，考虑基于NESO的非线性四元数误差反馈控制器存在参数众多不易调节等问题，提出了基于线性扩张状态观测器（LESO）的线性四元数误差反馈控制算法，减小了控制器参数整定难度和简化了系统设计。相比于传统的PD机动控制方案，具备更高的稳态控制性能。这一研究成果为高分辨率敏捷小卫星大角度高精度姿态控制提出了一个简单可行的方案。再次，为进一步提高小卫星的快速机动性能，研究了基于SGCMGs的高分敏捷小卫星的快速机动问题。通过深入分析滑模变结构（SMC）控制原理，提出了基于准滑模的四元数误差反馈控制方案，有效的削弱了一般滑模控制系统中的抖振问题，实现了小卫星的快速机动。但是考虑基于准滑模的控制系统在有扰动的时候，存在稳态误差，为进一步提高控制系统的稳态性能，提出了基于LESO的准滑模姿态控制算法，实现了高分敏捷小卫星的大角度快速机动及机动之后的高精度控制。最后，以哑铃型三轴气浮台为全物理仿真平台，对基于LESO的四元数误差反馈控制系统进行了30°大角度机动仿真实验。从仿真结果可以看到LESO对于卫星动力学耦合扰动及外部扰动等具有较强的扰动观测能力，基于LESO的四元数误差反馈控制系统比传统经典PD控制系统具有更高的稳态控制性能，实现了姿态指向精度优于0.05°（3σ），姿态稳定度优于0.006°/s（3σ）的高精度控制；另外，本次仿真实现了单轴3°/s的平均机动速度。这一研究成果，对实现小卫星大角度姿态机动和高精度稳态控制具有很高的应用价值。
吕灵灵,马强[8]（2012）在《控制理论在卫星姿态控制中的应用》文中认为分析了卫星姿态控制系统的主要组成结构以及所遇到的常见问题,总结了近几年来围绕卫星姿态控制理论中提出的多种实现姿态稳定或控制的方法,并对这些方法的有效性进行了分析.最后对卫星姿态控制的发展趋势和前景进行了探讨.
郝东[9]（2011）在《微小卫星姿态确定与磁控技术研究》文中研究表明在卫星技术日益成熟和发展的今天,微小卫星以其低成本、短周期等特点受到许多研究机构和大学的关注。但是,由于微小卫星受到物理尺寸、重量、功耗、研制成本等因素的限制,使得微小卫星不能采用传统卫星的设计方法。为了更好的满足微小卫星发展过程中的需求,提高微小卫星的整体性能,本论文立足于工程应用,对磁控微小卫星的姿态确定与控制技术进行了研究,具有重要的工程参考价值。在微小卫星的姿态确定上,本论文采用三轴磁强计、模拟太阳敏、微机械陀螺作为姿态敏感器件,建立了卫星姿态运动学、动力学数学模型和姿态敏感器测量模型。考虑到微小卫星姿态确定中的非线性因素和星载计算机的计算速度、存储容量等约束,本论文采用常规的处理非线性问题的扩展Kalman滤波方法进行数据处理和姿态估计,将状态方程、测量方法进行线性化、离散化,推导了线性化模型误差,获得扩展Kalman滤波模型,并通过数字仿真给出了“磁强计+陀螺”、“太阳敏+陀螺”两种姿态敏感器组合下的仿真结果。在微小卫星速率阻尼阶段的控制上,本论文采用磁力矩器、冷喷气装置作为执行机构,分别对Minus-dot-B控制器和PID控制器进行了设计,并通过数字仿真给出了“磁力矩器”、“偏置动量轮+磁力矩器”、“微喷气装置+磁力矩器”三种执行机构组合下的仿真结果。仿真结果表明,在Minus-dot-B控制下,卫星速率阻尼的时间较短,但是阻尼精度不高,角速度波动比较大;在PID控制下,卫星速率阻尼时间较长,但是能量消耗少,阻尼精度较高,角速度波动很小。在微小卫星三轴稳定阶段的控制上,本论文仍采用磁力矩器、冷喷气装置作为执行机构。针对装有偏置动量轮的卫星,分析了卫星姿态自由运动的特点,分别对俯仰通道和滚动—偏航通道的姿态控制算法进行了研究和设计,给出了利用磁力矩器进行三轴稳定控制的仿真结果。针对无偏置动量轮的卫星,采用“微喷气装置+磁力矩器”作为组合执行机构,对这种执行机构组合下的控制器进行了设计,给出了仿真结果。仿真结果表明,本论文采用的三轴稳定控制方法满足微小卫星姿态控制的精度要求。最后,本论文对于姿态确定与控制系统中的重要姿态敏感器——三轴磁强计的测量误差修正方法进行了研究,分析了三轴磁强计测量误差的来源,建立了测量误差修正数学模型,并通过实验对本测量误差修正方法进行了实验验证。实验结果表明,本论文提出的三轴磁强计测量误差修正方法能有效对三轴磁强计的测量输出数据进行修正,提高了其测量精度,为高精度的微小卫星姿态确定与控制提供了良好的姿态敏感器条件。
李爽[10]（2011）在《偏置动量重力梯度卫星主动段磁控技术研究》文中指出我国航天器应用的宇航级电子元器件主要依靠进口,为打破国外对我国技术的封锁和禁运,国家大力发展搭载试验微小卫星,用于国产关键元器件可靠性的在轨测试验证。采用磁控条件下利用重力梯度杆和偏置动量轮执行机构配置方案不但减小了卫星的质量和尺寸,而且使三轴稳定姿态控制系统具有较高精度。本文主要针对磁控条件下重力梯度杆伸展和偏置动量轮起旋两个动态工作过程进行研究。首先,对于磁力矩器、重力梯度杆和偏置动量轮三种执行机构的数学模型进行了建立,并对其工作原理进行了阐述和说明。然后,对重力梯度杆伸展方案进行了研究。主要提出了两种磁控条件下研究方案,一种是设计固定的伸杆速度,使卫星在指定的伸杆速度条件下完成重力梯度杆的伸展过程。并通过仿真验证了设计方案的可行性。第二种是在磁矩和星体姿态角、姿态角速度的约束条件下进行星体姿态信息反馈的逻辑闭环伸展,重力梯度杆伸展速度是根据星体姿态角和姿态角速度的变化情况实时改变,设计合理的重力梯度杆的伸展速度,从而保证了在伸展过程中星体姿态稳定,并对两种伸杆方案进行比较。接下来,对俯仰轴负方向安装的偏置动量轮的起旋方案进行了研究。在磁控条件下完成偏置动量轮的起旋过程,避免了由于角动量守恒,在动量轮起旋过程中给星体带来的扰动,并根据磁矩饱和限制对偏置动量轮的起旋速度进行了设计。通过仿真验证了设计方案的可行性。最后,对星体在轨运行的姿态控制的各个工作模式特点进行分析。对速率阻尼,重力梯度杆伸展,和偏置动量轮起旋卫星在轨主动段执行机构动态工作过程磁控研究策略的仿真结果进行了验证。通过姿态信息对于重力梯度杆和偏置动量轮两种执行机构的不同机动顺序对于星体的影响进行了比较。
二、主动磁控小卫星模糊控制算法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、主动磁控小卫星模糊控制算法研究（论文提纲范文）
（1）基于地磁的皮纳卫星姿态控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 皮纳卫星技术研究现状 |
| 1.2.1 皮纳卫星技术的国外研究现状 |
| 1.2.2 皮纳卫星技术的国内研究现状 |
| 1.3 皮纳卫星姿控系统研究现状 |
| 1.3.1 姿态确定技术研究现状 |
| 1.3.2 磁控理论研究现状 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第2章 皮纳卫星基本动力学与环境模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 卫星参考坐标系的定义及转换关系 |
| 2.2.1 卫星参考坐标系 |
| 2.2.2 常用坐标系之间的转换关系 |
| 2.3 卫星姿态描述 |
| 2.3.1 余弦矩阵描述 |
| 2.3.2 欧拉角法 |
| 2.3.3 四元数法 |
| 2.3.4 三者之间的转换关系 |
| 2.4 卫星姿态运动学与姿态动力学 |
| 2.4.1 卫星姿态运动学 |
| 2.4.2 卫星姿态动力学 |
| 2.5 空间干扰力矩模型 |
| 2.5.1 地球大气和气动干扰力矩 |
| 2.5.2 地磁场模型与磁干扰力矩 |
| 2.6 卫星及轨道参数 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 皮纳卫星姿态确定算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 姿态敏感器 |
| 3.2.1 太阳敏感器 |
| 3.2.2 磁强计 |
| 3.2.3 MEMS陀螺 |
| 3.3 卫星姿态确定方法分类 |
| 3.3.1 矢量确定法 |
| 3.3.2 状态估计法 |
| 3.4 “太敏+磁强+陀螺”EKF滤波定姿算法研究 |
| 3.4.1 系统状态方程 |
| 3.4.2 EKF姿态滤波器设计 |
| 3.4.3 仿真结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 皮纳卫星姿态磁控算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 执行机构 |
| 4.2.1 磁力矩器 |
| 4.2.2 磁矩的生成和分配方法 |
| 4.3 速率阻尼阶段控制律设计及仿真 |
| 4.3.1 速率阻尼阶段控制律设计 |
| 4.3.2 仿真结果及分析 |
| 4.4 姿态捕获阶段控制律设计及仿真 |
| 4.4.1 姿态捕获阶段控制律设计 |
| 4.4.2 仿真结果及分析 |
| 4.5 三轴稳定阶段控制律设计及仿真 |
| 4.5.1 三轴稳定阶段控制律设计 |
| 4.5.2 仿真结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 皮纳卫星姿控系统全模式仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 姿控系统总体方案设计与仿真流程 |
| 5.2.1 姿控系统总体方案设计 |
| 5.2.2 仿真系统流程和参数 |
| 5.3 卫星姿控系统功能概述 |
| 5.3.1 对地定向全模式数学仿真 |
| 5.3.2 对地/对日定向切换全模式数学仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）LEO对地观测微小卫星磁姿态控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 研究的目的和意义 |
| 1.3 微小卫星及其姿态控制系统国内外研究现状 |
| 1.3.1 微小卫星研究现状 |
| 1.3.2 姿态控制系统研究现状 |
| 1.4 本文研究的内容与结构 |
| 1.4.1 本文研究的内容 |
| 1.4.2 本文的论文结构 |
| 第2章 卫星姿态建模 |
| 2.1 参考坐标系 |
| 2.2 姿态描述 |
| 2.2.1 方向余弦描述 |
| 2.2.2 欧拉角描述 |
| 2.2.3 四元数描述 |
| 2.2.4 Rodrigues参数描述 |
| 2.3 卫星姿态运动学与动力学方程 |
| 2.3.1 运动学方程 |
| 2.3.2 动力学方程 |
| 2.4 环境力矩模型 |
| 2.4.1 重力梯度力矩 |
| 2.4.2 气动力矩 |
| 2.4.3 太阳光压力矩 |
| 2.4.4 剩磁干扰力矩 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于拟PD与LQR的磁姿态控制 |
| 3.1 卫星仿真参数标准 |
| 3.1.1 姿态控制系统仿真模型 |
| 3.1.2 卫星参数 |
| 3.2 磁控补偿 |
| 3.2.1 磁力矩器模型 |
| 3.2.2 磁补偿 |
| 3.3 卫星模型线性化 |
| 3.3.1 运动学方程线性化 |
| 3.3.2 动力学方程线性化 |
| 3.3.3 卫星线性化模型 |
| 3.4 拟PD磁控设计与仿真 |
| 3.4.1 拟PD磁控 |
| 3.4.2 仿真及分析 |
| 3.5 线性二次型调节器磁控及仿真 |
| 3.5.1 无限时间状态调节器 |
| 3.5.2 定常增益状态调节器 |
| 3.5.3 仿真及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于滑模扩张观测器的磁姿态控制 |
| 4.1 滑模变结构控制 |
| 4.1.1 滑动模态的存在和到达条件 |
| 4.1.2 滑模控制趋近律 |
| 4.2 滑模磁控及仿真分析 |
| 4.2.1 设计滑模面 |
| 4.2.2 设计控制律 |
| 4.2.3 仿真及分析 |
| 4.3 状态观测器 |
| 4.4 滑模扩张状态观测器设计及仿真 |
| 4.4.1 扩张观测器设计 |
| 4.4.2 滑模扩张观测器设计 |
| 4.4.3 仿真及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）敏捷卫星大角度姿态机动与稳定控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 敏捷卫星的特点 |
| 1.2.1 敏捷卫星的技术特点 |
| 1.2.2 敏捷卫星姿态控制系统的特点 |
| 1.2.3 敏捷卫星姿态控制执行机构的特点 |
| 1.3 敏捷卫星及相关工程技术的发展现状 |
| 1.3.1 敏捷卫星的在轨应用现状 |
| 1.3.2 敏捷卫星技术的发展趋势 |
| 1.3.3 CMG技术发展现状 |
| 1.4 敏捷卫星姿态控制理论的研究进展 |
| 1.4.1 不确定性和扰动抑制 |
| 1.4.2 抗饱和控制 |
| 1.4.3 大角度快速姿态机动控制 |
| 1.4.4 控制器参数整定和性能优化 |
| 1.4.5 惯性参数估计与大干扰力矩补偿 |
| 1.4.6 CMG的动力学分析及操纵律设计 |
| 1.5 研究内容及章节安排 |
| 第2章 敏捷卫星的姿态运动学与动力学 |
| 2.1 参考坐标系 |
| 2.2 姿态表征 |
| 2.2.2 欧拉角 |
| 2.2.3 四元数 |
| 2.3 刚体卫星姿态运动学 |
| 2.4 敏捷卫星的姿态动力学 |
| 2.4.1 开关式推进器的动力学特性 |
| 2.4.2 CMG的动力学特性 |
| 2.4.3 基于推进器的敏捷卫星姿态动力学方程 |
| 2.4.4 基于CMG的敏捷卫星姿态动力学方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 敏捷卫星自适应近最优姿态机动控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 敏捷卫星姿态控制系统的全局线性化 |
| 3.2.1 高阶奇异值分解与TP变换方法 |
| 3.2.2 敏捷卫星姿态控制系统的LPV模型 |
| 3.2.3 敏捷卫星姿态控制系统的TP模型 |
| 3.3 基于TP模型变换和LMI的控制器优化设计 |
| 3.3.1 LQR控制与饱和约束控制设计 |
| 3.3.2 针对TP变换模型的LMI控制器优化 |
| 3.4 自适应近最优姿态机动控制律设计与稳定性分析 |
| 3.4.1 近最优姿态机动控制律的输入指令 |
| 3.4.2 自适应近最优姿态机动控制律设计 |
| 3.4.3 自适应近最优姿态机动控制律的稳定性分析 |
| 3.5 仿真与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于CMG的敏捷卫星姿态机动控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于微分近似的动态CMG操纵律 |
| 4.2.1 CMGs奇异性与奇异回避原理 |
| 4.2.2 基于一阶差分近似的动态CMG操纵律 |
| 4.2.3 基于一阶微分近似的动态CMG操纵律 |
| 4.2.4 微分近似操纵律的奇异鲁棒性分析 |
| 4.2.5 仿真与分析 |
| 4.3 基于CMG角动量平衡的敏捷卫星姿态机动控制 |
| 4.3.1 角动量平衡控制律 |
| 4.3.2 RBF神经网络自适应姿态跟踪控制律 |
| 4.3.3 姿态跟踪控制及角动量平衡性能分析 |
| 4.3.4 姿态跟踪控制器的参数整定 |
| 4.3.5 仿真与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 敏捷卫星参数估计与轨道机动阶段的姿态稳定控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 敏捷卫星惯性参数在轨估计 |
| 5.2.1 惯性参数在轨估计问题描述 |
| 5.2.2 惯性参数在轨估计原理 |
| 5.2.3 静态参数估计方程建立方法 |
| 5.2.4 动态参数估计方程建立方法 |
| 5.2.5 参数估计的实现与可行性分析 |
| 5.2.6 仿真与分析 |
| 5.3 敏捷卫星在轨质心测量及轨道发动机扰动力矩消除 |
| 5.3.1 轨道机动阶段的发动机扰动 |
| 5.3.2 敏捷卫星质心投影分量在轨测量方法 |
| 5.3.3 基于质心分量测量的发动机扰动力矩消除方法 |
| 5.3.4 仿真与分析 |
| 5.4 轨道机动阶段的敏捷卫星姿态稳定控制 |
| 5.4.1 基于角动量平衡原理的混合执行机构控制策略设计 |
| 5.4.2 混合执行机构控制策略的性能分析 |
| 5.4.3 仿真与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 敏捷卫星快速姿态机动的递阶饱和控制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 多积分器系统的递阶饱和控制 |
| 6.3 高阶级联仿射非线性系统的递阶饱和控制 |
| 6.3.1 高阶级联仿射非线性系统的状态空间模型 |
| 6.3.2 递阶反馈控制系统的子系统解耦设计 |
| 6.3.3 递阶动态逆反馈控制律 |
| 6.3.4 改进的递阶饱和控制律 |
| 6.4 基于模型参考指令滤波器的敏捷卫星快速姿态机动控制 |
| 6.4.2 基于递阶饱和控制的模型参考指令滤波器 |
| 6.4.3 Back-Stepping姿态跟踪控制律 |
| 6.5 仿真与分析 |
| 6.5.1 敏捷卫星快速姿态机动控制的指令滤波功能 |
| 6.5.2 常规姿态机动控制与MRCF方法的性能比较 |
| 6.5.3 MRCF方法与其它快速姿态机动方法的性能比较 |
| 6.5.4 正交投影补偿算法的性能 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 敏捷卫星控制算法集成仿真测试 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 敏捷卫星控制算法集成仿真测试系统设计 |
| 7.2.1 仿真系统的特点 |
| 7.2.2 仿真系统的功能 |
| 7.3 分布式敏捷卫星数字仿真系统及资源框架的实现 |
| 7.3.1 敏捷卫星数值仿真系统平台功能的实现 |
| 7.3.2 敏捷卫星快速姿态机动与稳定算法仿真测试模型的实现 |
| 7.4 敏捷卫星在轨任务集成测试 |
| 7.4.1 敏捷卫星自适应近最优姿态控制算法测试 |
| 7.4.2 敏捷卫星编队联合在轨任务集成测试 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的论文与研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）面向立方体卫星的姿态控制策略与控制算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 立方体卫星发展历程及现状 |
| 1.2 立方体卫星姿态确定方案 |
| 1.2.1 姿态确定敏感器 |
| 1.2.2 姿态确定算法 |
| 1.3 立方体卫星姿态控制方案 |
| 1.3.1 姿态控制执行器 |
| 1.3.2 姿态控制律 |
| 1.4 论文的研究背景和意义 |
| 1.5 论文的研究内容和安排 |
| 第二章 立方体卫星姿态确定与控制系统设计 |
| 2.1 “智能号”手机卫星任务分析 |
| 2.1.1 功能要求 |
| 2.1.2 性能要求 |
| 2.1.3 卫星总体方案 |
| 2.2 立方体卫星常用参考坐标系的定义及坐标转换 |
| 2.2.1 常用参考坐标系 |
| 2.2.2 常用坐标系之间的转换 |
| 2.3 立方体卫星常用参考矢量数学模型 |
| 2.3.1 太阳方位矢量 |
| 2.3.2 地磁场强度矢量 |
| 2.3.3 地球位置矢量 |
| 2.3.4 恒星位置矢量 |
| 2.4 立方体卫星姿态运动学及动力学方程 |
| 2.4.1 姿态运动学方程 |
| 2.4.2 姿态动力学方程 |
| 2.5 立方体卫星扰动力矩分析 |
| 2.5.1 气动力矩 |
| 2.5.2 剩磁力矩 |
| 2.5.3 重力梯度力矩 |
| 2.5.4 太阳光压力矩 |
| 2.6 立方体卫星姿态确定与控制系统设计 |
| 2.6.1 姿态确定与控制分系统方案 |
| 2.6.2 姿态敏感器 |
| 2.6.3 执行器 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 卫星姿态确定与控制算法研究 |
| 3.1 卫星姿态确定算法研究 |
| 3.1.1 姿态确定性算法研究 |
| 3.1.2 滤波算法研究 |
| 3.1.3 立方体卫星姿态确定算法仿真与对比 |
| 3.2 卫星姿态自适应PID控制算法研究 |
| 3.2.1 PID控制理论 |
| 3.2.2 自适应PID控制算法设计 |
| 3.2.3 立方体卫星姿态控制算法仿真分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 立方体卫星姿态控制策略研究 |
| 4.1 “智能号”手机卫星姿态控制需求分析 |
| 4.2 姿态控制策略设计 |
| 4.2.1 姿控流程设计 |
| 4.2.2 轨道推算建模 |
| 4.2.3 卸载律设计 |
| 4.3 姿态控制系统降额控制策略设计 |
| 4.3.1 信号异常诊断方法 |
| 4.3.2 基于系统重构的降额控制方案设计 |
| 4.4 姿态控制策略算法仿真 |
| 4.4.1 正常模式算法仿真 |
| 4.4.2 降额控制模式算法仿真 |
| 4.5 在轨数据分析 |
| 4.5.1 卫星平台在轨数据分析 |
| 4.5.2 姿控系统在轨数据分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 姿态确定敏感器标定算法研究 |
| 5.1 姿态敏感器地面标定 |
| 5.1.1 陀螺仪地面标定 |
| 5.1.2 磁强计地面标定 |
| 5.2 在轨标定算法研究 |
| 5.2.1 姿态相关的在轨标定算法 |
| 5.2.2 姿态无关的在轨标定算法 |
| 5.2.3 磁强计在轨标定仿真分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（5）一种重力梯度稳定卫星姿态确定与控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.1.1 我国小卫星的发展历程 |
| 1.1.2 国际小卫星情况 |
| 1.2 重力梯度稳定卫星的系统组成 |
| 1.2.1 姿态测定系统的发展现状 |
| 1.2.2 姿态控制系统的发展现状 |
| 1.3 重力梯度卫星的应用前景 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 卫星姿控基础知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 参考坐标系 |
| 2.1.2 常用参考坐标系的坐标转换 |
| 2.2 卫星的姿态描述 |
| 2.2.1 欧拉角参数描述方式 |
| 2.2.2 方向余弦描述方式 |
| 2.2.3 四元数参数描述方式 |
| 2.2.4 欧拉轴/角参数描述方式 |
| 2.2.5 MRP 描述 |
| 2.2.6 比较各个姿态描述参数的优缺点 |
| 2.3 姿态运动学方程 |
| 2.4 姿态动力学方程 |
| 2.5 空间环境力矩 |
| 2.5.1 气动力矩 |
| 2.5.2 太阳光压力矩 |
| 2.5.3 重力梯度力矩 |
| 2.5.4 剩磁干扰力矩 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 重力梯度卫星姿态测量及定轨技术 |
| 3.1 卫星定姿的基本原理和方法 |
| 3.1.1 参考矢量法 |
| 3.1.2 双参考矢量法 |
| 3.1.3 多参考矢量 |
| 3.2 姿态敏感器 |
| 3.2.1 红外地平仪 |
| 3.2.2 太阳敏感器 |
| 3.2.3 三轴磁强计 |
| 3.3 卫星定姿的确定性方法 |
| 3.3.1 “红外地平仪+磁强计”定姿 |
| 3.3.2 “太阳敏感器+磁强计”定姿 |
| 3.3.3 仿真算例及分析 |
| 3.4 星载 GPS 的非差几何法定轨 |
| 3.4.1 概述 |
| 3.4.2 已解模糊度的载波相位几何法定轨 |
| 3.4.3 需解模糊度的几何法定轨 |
| 3.4.4 仿真实例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 重力梯度稳定卫星的主动磁控技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 磁力矩器数学模型及工作原理 |
| 4.2.1 数学模型的建立 |
| 4.2.2 速率阻尼阶段控制律设计 |
| 4.3 重力梯度杆伸展策略设计 |
| 4.3.1 恒速伸杆策略设计 |
| 4.3.2 姿态信息反馈伸展策略 |
| 4.3.3 两种策略的仿真比较 |
| 4.4 重力梯度稳定卫星主动磁控算法 |
| 4.4.1 基于欧拉角反馈的磁控律分析与设计 |
| 4.4.2 基于四元数反馈的磁控律分析与设计 |
| 4.4.3 仿真算例与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）规避卫星姿控系统故障诊断与容错控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及意义 |
| 1.1.1 开展规避卫星研究的意义 |
| 1.1.2 开展规避卫星容错控制技术研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 规避卫星姿态控制研究现状与分析 |
| 1.2.2 姿态控制系统故障诊断 |
| 1.2.3 姿态控制系统容错控制 |
| 1.3 本文的主要研究内容及创新点 |
| 1.3.1 主要创新点 |
| 1.3.2 各章节研究内容 |
| 第二章 规避卫星姿态控制系统故障分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 规避卫星姿态控制系统 |
| 2.2.1 姿态运动学方程 |
| 2.2.2 姿态动力学方程 |
| 2.2.3 规避卫星姿态控制系统特点 |
| 2.3 规避卫星姿态控制系统故障分析 |
| 2.3.1 卫星姿态控制系统故障统计 |
| 2.3.2 飞轮输入受限特性及故障分析 |
| 2.3.3 规避卫星姿态控制系统故障描述 |
| 2.3.4 规避卫星姿态控制系统故障诊断难点分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 规避卫星姿态控制系统故障诊断技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于神经网络的故障诊断 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 神经网络设计 |
| 3.2.3 自组织模糊神经网络故障诊断 |
| 3.2.4 仿真与分析 |
| 3.3 基于滑模观测器的故障诊断 |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 滑模观测器故障诊断 |
| 3.3.3 仿真与分析 |
| 3.4 基于 RO-NUIO 故障诊断 |
| 3.4.1 问题描述 |
| 3.4.2 RO-NUIO 故障检测 |
| 3.4.3 故障隔离算法设计 |
| 3.4.4 仿真与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 规避卫星姿态控制系统容错控制技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 反步自适应变结构容错控制 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 反步自适应容错控制器设计 |
| 4.2.3 振动及变形抑制补偿器设计 |
| 4.2.4 仿真与分析 |
| 4.3 基于输入受限的容错控制 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 容错控制器的设计 |
| 4.3.3 仿真与分析 |
| 4.4 基于在线分配的容错控制 |
| 4.4.1 问题描述 |
| 4.4.2 容错控制设计 |
| 4.4.3 仿真与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 规避卫星故障诊断与容错控制技术试验及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 故障检测与容错控制半物理仿真试验平台 |
| 5.2.1 试验目的及平台设计要求 |
| 5.2.2 故障模拟与故障注入 |
| 5.2.3 建立半物理仿真试验平台 |
| 5.3 故障检测与容错控制半物理仿真试验 |
| 5.3.1 基于 UIO 的故障检测试验 |
| 5.3.2 飞轮备份切换的容错控制试验 |
| 5.4 规避卫星故障诊断及容错控制仿真系统 |
| 5.4.1 系统功能及设计要求 |
| 5.4.2 系统设计及组成 |
| 5.5 规避卫星故障诊断及容错控制仿真演示及运行分析 |
| 5.5.1 系统实现 |
| 5.5.2 系统运行分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 博士期间完成的科研项目与取得的研究成果 |
（7）基于力矩陀螺的高分敏捷小卫星姿态机动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 CMG国内外发展现状及趋势 |
| 1.3 卫星姿态控制算法研究现状 |
| 1.4 本文主要工作及结构安排 |
| 第2章 小卫星姿态描述与动力学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 参考坐标系 |
| 2.2.1 地心惯性坐标系 |
| 2.2.2 轨道坐标系 |
| 2.2.3 卫星本体坐标系 |
| 2.3 卫星姿态描述 |
| 2.3.1 方向余弦阵 |
| 2.3.2 欧拉角 |
| 2.3.3 四元数 |
| 2.3.4 四元数与欧拉角之间的转换 |
| 2.4 卫星姿态控制模型 |
| 2.4.1 卫星姿态运动学方程 |
| 2.4.2 卫星姿态动力学方程 |
| 2.5 空间扰动力矩模型 |
| 2.5.1 重力梯度力矩 |
| 2.5.2 地磁力矩 |
| 2.5.3 气动力矩 |
| 2.5.4 太阳光压力矩 |
| 2.5.5 内部扰动 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 高分敏捷小卫星稳态高精度控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ADRC基本理论 |
| 3.2.1 ADRC的定义和结构 |
| 3.2.2 TD原理 |
| 3.2.3 NESO设计 |
| 3.2.4 反馈线性化 |
| 3.2.5 NLSEF设计 |
| 3.3 基于NESO的非线性四元数误差反馈控制 |
| 3.3.1 小卫星数学模型的处理 |
| 3.3.2 基于NESO的非线性反馈控制器设计 |
| 3.3.3 仿真结果与分析 |
| 3.4 基于LESO的线性四元数误差反馈控制 |
| 3.4.1 LESO设计 |
| 3.4.2 二阶LESO设计 |
| 3.4.3 基于LESO的线性四元数误差反馈控制器设计 |
| 3.4.4 仿真及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高分敏捷小卫星快速机动控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SMC控制设计 |
| 4.2.1 SMC 定义 |
| 4.2.2 SMC算法设计 |
| 4.3 基于准滑模的快速机动控制 |
| 4.3.1 SMC控制律设计 |
| 4.3.2 SMC控制系统的稳定性分析 |
| 4.4 基于LESO的准滑模快速机动控制 |
| 4.4.1 算法设计 |
| 4.4.2 稳定性分析 |
| 4.5 仿真及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 姿态控制系统全物理仿真实验 |
| 5.1 全物理仿真系统简介 |
| 5.1.1 仿真平台简介 |
| 5.1.2 仿真系统姿态传感器简介 |
| 5.1.3 仿真系统姿态执行机构简介 |
| 5.2 姿态控制系统物理仿真 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（8）控制理论在卫星姿态控制中的应用（论文提纲范文）
| 1 卫星姿态控制系统简介 |
| 2 卫星姿态常用的控制方式 |
| 3 卫星控制规律设计 |
| 3.1 古典控制 |
| 3.2 最优控制 |
| 3.3 鲁棒控制 |
| 3.4 变结构控制 |
| 3.5 自适应控制 |
| 3.6 智能控制 |
| 4 卫星姿态控制方法的发展方向 |
（9）微小卫星姿态确定与磁控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 小卫星发展现状 |
| 1.1.1 国外小卫星发展现状 |
| 1.1.2 国内小卫星发展现状 |
| 1.2 微小卫星姿态确定与磁控技术发展现状及存在问题 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 微小卫星姿态确定与磁控技术相关理论 |
| 2.1 卫星参考坐标系定义及其转换关系 |
| 2.1.1 卫星参考坐标系定义 |
| 2.1.2 坐标系间的坐标转换 |
| 2.2 卫星姿态运动学与动力学建模 |
| 2.2.1 四元数描述的卫星运动学方程 |
| 2.2.2 卫星姿态运动动力学方程 |
| 2.3 卫星姿态敏感器 |
| 2.3.1 太阳敏感器 |
| 2.3.2 三轴磁强计 |
| 2.3.3 惯性敏感器 |
| 2.4 空间干扰力矩 |
| 2.4.1 太阳光压力矩 |
| 2.4.2 卫星剩磁干扰力矩 |
| 2.5 执行机构 |
| 2.5.1 磁力矩器 |
| 2.5.2 偏置动量轮 |
| 2.5.3 冷喷气装置 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微小卫星姿态确定技术研究 |
| 3.1 扩展Kalman 滤波 |
| 3.1.1 状态方程离散化 |
| 3.1.2 测量方程离散化 |
| 3.1.3 扩展Kalman 滤波模型 |
| 3.2 卫星姿态运动方程线性化 |
| 3.3 基于“磁强计+陀螺”的卫星姿态确定 |
| 3.3.1 测量方程线性化 |
| 3.3.2 仿真结果 |
| 3.4 基于“太阳敏+陀螺”的卫星姿态确定 |
| 3.4.1 测量方程线性化 |
| 3.4.2 仿真结果 |
| 3.5 线性化模型误差 |
| 3.5.1 状态方程线性化误差 |
| 3.5.2 测量方程线性化误差 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 微小卫星速率阻尼磁控技术研究 |
| 4.1 基于“磁力矩器”的速率阻尼控制 |
| 4.1.1 Minus-dot-B 控制器设计与仿真 |
| 4.1.2 PID 控制器设计与仿真 |
| 4.2 基于“偏置动量轮+磁力矩器”的速率阻尼控制 |
| 4.2.1 控制器设计 |
| 4.2.2 Minus-dot-B 控制仿真结果 |
| 4.2.3 PID 控制仿真结果 |
| 4.3 基于“微喷+磁力矩器”的速率阻尼控制 |
| 4.3.1 控制器设计 |
| 4.3.2 Minus-dot-B 控制仿真结果 |
| 4.3.3 PID 控制仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 微小卫星三轴稳定磁控技术研究 |
| 5.1 基于“偏置动量轮+磁力矩器”的三轴稳定控制 |
| 5.1.1 卫星姿态运动特点 |
| 5.1.2 俯仰通道算法 |
| 5.1.3 滚动—偏航通道算法 |
| 5.1.4 仿真结果 |
| 5.2 基于“微喷+磁力矩器”的三轴稳定控制 |
| 5.2.1 控制器设计 |
| 5.2.2 仿真结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 三轴磁强计测量误差修正方法研究 |
| 6.1 设备介绍 |
| 6.1.1 VMS-12 磁环境模拟器 |
| 6.1.2 HMR2300R 三轴磁强计 |
| 6.2 三轴磁强计误差修正原理 |
| 6.3 实验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）偏置动量重力梯度卫星主动段磁控技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微小卫星姿态控制系统研究现状 |
| 1.2.2 主动磁控技术研究现状 |
| 1.2.3 基于磁控的重力梯度卫星姿态控制研究现状 |
| 1.2.4 基于磁控的偏置动量卫星姿态控制研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 微小卫星姿态控制基础知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 卫星坐标系的选择和坐标变换 |
| 2.2.1 参考坐标系的定义 |
| 2.2.2 参考坐标系间的转化 |
| 2.3 卫星姿态描述 |
| 2.3.1 欧拉角方法描述卫星姿态 |
| 2.3.2 四元数方法描述卫星姿态 |
| 2.3.3 欧拉角与四元数的关系 |
| 2.4 卫星姿态模型 |
| 2.4.1 卫星刚体姿态运动学模型 |
| 2.4.2 卫星刚体姿态动力学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 重力梯度杆伸展磁控策略设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 磁力矩器数学模型的建立及其工作原理 |
| 3.2.1 磁力矩器数学模型的建立 |
| 3.2.2 速率阻尼阶段控制律设计 |
| 3.3 重力梯度杆数学模型的建立 |
| 3.3.1 重力梯度稳定原理 |
| 3.3.2 实现重力梯度捕获的条件分析 |
| 3.4 磁控条件下重力梯度杆伸展策略设计 |
| 3.4.1 重力梯度杆恒速伸展策略设计 |
| 3.4.2 重力梯度杆姿态信息反馈伸展策略设计 |
| 3.4.3 两种重力梯度杆伸杆策略仿真比较 |
| 3.4.4 重力梯度杆长度选取原则 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 偏置动量轮起旋磁控策略设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 飞轮系统概述 |
| 4.3 偏置动量卫星主动磁控算法设计 |
| 4.3.1 偏置动量轮数学模型的建立 |
| 4.3.2 主动磁控俯仰通道控制算法设计 |
| 4.3.3 主动磁控滚转和偏航通道控制算法设计 |
| 4.4 磁控条件下的偏置动量轮起旋策略设计 |
| 4.4.1 偏置动量轮起旋策略设计 |
| 4.4.2 起旋策略仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 星体主动段姿态工作模式分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 先伸杆后起旋机动顺序下星体工作模式分析 |
| 5.2.1 仿真参数及工作模式分析 |
| 5.2.2 速率阻尼工作模式分析 |
| 5.2.3 重力梯度杆伸展工作模式分析 |
| 5.2.4 偏置动量轮起旋工作模式分析 |
| 5.2.5 稳定控制工作模式分析 |
| 5.3 先起旋后伸杆机动顺序下星体工作模式分析 |
| 5.3.1 仿真参数及工作模式分析 |
| 5.3.2 卫星主动段工作模式分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、主动磁控小卫星模糊控制算法研究（论文参考文献）
- [1]基于地磁的皮纳卫星姿态控制方法研究[D]. 杨航. 哈尔滨工程大学, 2018(01)
- [2]LEO对地观测微小卫星磁姿态控制方法研究[D]. 曹明玉. 哈尔滨工业大学, 2017(01)
- [3]敏捷卫星大角度姿态机动与稳定控制研究[D]. 辛星. 北京理工大学, 2016(06)
- [4]面向立方体卫星的姿态控制策略与控制算法研究[D]. 何亮. 国防科学技术大学, 2015(04)
- [5]一种重力梯度稳定卫星姿态确定与控制方法研究[D]. 尹大千. 哈尔滨工业大学, 2013(03)
- [6]规避卫星姿控系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 程月华. 南京航空航天大学, 2012(10)
- [7]基于力矩陀螺的高分敏捷小卫星姿态机动控制研究[D]. 杜丽敏. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）, 2012(09)
- [8]控制理论在卫星姿态控制中的应用[J]. 吕灵灵,马强. 华北水利水电学院学报, 2012(01)
- [9]微小卫星姿态确定与磁控技术研究[D]. 郝东. 国防科学技术大学, 2011(07)
- [10]偏置动量重力梯度卫星主动段磁控技术研究[D]. 李爽. 哈尔滨工业大学, 2011(05)