中国空间科学技术

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

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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 Published:2013-06-25 Online:2013-06-25

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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