中国空间科学技术

›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (4): 28-33.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0050

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微小卫星三轴稳定磁控算法工程应用

 袁勤1,*, 寇义民1,2, 季艳波1, 李春1   

  1. 1深圳东方红海特卫星有限公司，深圳518054
    2哈尔滨工业大学控制工程系，哈尔滨150001
  • 收稿日期:2016-10-26 修回日期:2017-01-06 出版日期:2017-08-25 发布日期:2017-06-29
  • 作者简介:*通讯作者：袁勤（1990-），女，硕士，工程师，yuanqin_szdfh@163.com,研究方向为航天器动力学与控制

Engineeringapplicationofmicrosatellite3-axisstablecontrolwithonlymagneticactuators

 YUAN  Qin1,*, KOU  Yi-Min1,2, JI  Yan-Bo1, LI  Chun1   

  1. 1ShenzhenAerospaceDongfanghongHITSatelliteLtd.  ，Shenzhen518054，China
    2Dept.ControlEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China
  • Received:2016-10-26 Revised:2017-01-06 Online:2017-08-25 Published:2017-06-29

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摘要： 为降低微小卫星的成本和提高卫星可靠性，研究采用磁力矩器作为唯一执行机构对卫星进行三轴姿态稳定的问题。利用线性二次型调节器（LinearQuadraticRegulator，LQR）最优控制理论分别设计无限时间状态调节器和定常增益状态调节器，实现纯磁控下的微小卫星对地三轴稳定控制。同时结合卫星实际工程应用，以在轨飞行的“开拓一号”卫星为研究对象，分析卫星惯量积、轨道倾角、剩磁干扰、气动干扰等因素对控制精度的影响。仿真结果表明LQR控制器具有稳定性和实用性，在小干扰情况下，控制精度较高。

关键词: 微小卫星, 三轴姿态稳定, 磁控, 最优控制, 控制精度

Abstract: Toreducethecostandimprovethereliabilityofmicro-satellites，amethodwhichemployingmagnetictorquesastheonlyactuatorswasdevelopedtorealizethreeaxisstablecontrol.Thenbyusinglinearquadraticregulator（LQR）optimalcontroltheory，theinfinitetimestateregulatorandsteadygainregulatorweredesignedtostabilizemicro-satellitetonadirpointingusingfullymagnetictorques.Meanwhile，takingKaiTuo-1satellitein-orbitflightastheresearchobject，theproductofinertia，orbitinclination，residualmagnetismandaerodynamicdragdisturbancethatbringsdifferenteffectsforthecontrolprecisionwereanalyzed.SimulationresultsvalidateefficiencyandpracticabilityofLQRcontroller.Itcanachievehighcontrolprecisionunderlittledisturbance.

Key words: micro-satellite, 3-axisattitudestability, magneticcontrol, optimalcontrol, controlprecision