›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (3): 30-36.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.03.005

• 研究探讨 • 上一篇    下一篇

射流动量控制器精细建模及其应用

 关宏, 徐世杰   

  1. (北京航空航天大学宇航学院,北京100191)
  • 收稿日期:2012-09-06 修回日期:2012-12-03 出版日期:2013-06-25 发布日期:2013-06-25
  • 作者简介:关 宏 1985年生,2007年毕业于北京航空航天大学飞行器设计专业,现为北京航空航天大学飞行器设计专业博士研究生。研究方向为航天器动力学与控制。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(10902003)资助项目

PreciseModelingandApplicationofFluidicRingActuator

 GUAN  Hong, XU  Shi-Jie   

  1. (SchoolofAstronautics,BeihangUniversity,Beijing100191)
  • Received:2012-09-06 Revised:2012-12-03 Online:2013-06-25 Published:2013-06-25

摘要: 文章研究了新型姿态控制执行机构——射流动量控制器的精细动力学模型。基于流场内的流体特性,分析了粘性使流场速度衰减的规律,通过对流动面各点的速度积分,推导了与工质特性相关的执行机构等效角动量,得到了能够反映射流动量控制器内部特性的精细动力学模型。然后,建立了含有三正交构型射流动量控制器组的航天器姿态动力学模型,并依据该动力学模型设计了姿态控制律。仿真结果表明,依据射流动量控制器精细模型得到的执行机构输出力矩反应速度快、误差小,应用在航天器姿态控制的过程中提高了对航天器控制的效率和精度。

关键词: 姿态控制, 射流动量控制器, 李雅普诺夫函数, 执行机构, 航天器

Abstract: Aprecisedynamicmodelofanovelattitudecontrolactuator——thefluidicringactuator(FRA)wasderived.Basedonthepracticalfactorsoftheflowinflowfield,thevariationofvelocitycausedbyviscouswasanalyzed.Theequivalentangularmomentumofthisnovelactuatorwasdeducedbyintegratingthevelocityoneverycrosssectionundertheconsiderationoffluidproperties.Then,theattitudedynamicsofthespacecraftwiththreeorthogonalFRAswasestablished.AnattitudecontrollawwasdesignedaccordingtotheattitudedynamicsofthespacecraftFRAssystem.Finally,simulationresultsdemonstratethattheoutputtorquehassuchadvantagesasfastreactionrateandsmallerrorbyusingtheprecisemodelofFRA.TheapplicationoftheprecisemodelofFRAmakestheattitudecontrolofaspacecraftmoreefficientandaccurate.

Key words: Attitudecontrol, Fluidicringactuator, Lyapunovfunction, Actuator, Spacecraft