空间站的控制技术课件.pptVIP

11.2.1空間站導航、制導與控制系統的功能與組成1．功能(1)導航與制導分系統：(i)空間站從空間運輸系統(例如太空梭)的人軌軌道爬升到空間站正常運動高度的軌道；(ii)維持空問運行的最佳軌道；(iii)制動，使軌道降低到與空間運輸系統會合的軌道高度；(iv)確定空間站的運動狀態向量；(v)測定航天器與空間站接近和離開時的相對位置及相對速度；(vi)為空間站及其平臺提供有哪些信誉好的足球投注网站、捕獲、跟蹤和瞄準目標航天器的引導資訊；(vii)為空間站和航天器提供交會、接近、對接和分離的控制指令。(2)姿態穩定和控制分系統：(i)控制和穩定空間站和各艙段的姿態(一般取當地垂線和當地地平為參考方向)；(ii)有效阻尼危及結構和精確指向的結構振動，對付結構撓性和液體晃動；(iii)空間站初始運行階段，在其結構特性不十分清楚的情況下，保證姿態正常穩定，但不要求精確指向；(iv)空間站的結構在幾何、品質分佈和轉動慣量有重大改變時能自適應控制；(v)在空間站對接和分離時，姿態角速度要嚴格控制；(vi)提供空間機動飛行器(OMV，OTV等)姿態的手控、遙控和自動控制；(vii)提供有效載荷的精確指向和相對參考座標位置。(3)導航、制導與控制資訊處理和管理分系統：(i)導航、制導與控制的軟體和數據處理；(ii)導航、制導與控制系統的運行狀態和部件性能的監測；(iii)導航、制導與控制系統故障自動診斷；(iv)導航、制導與控制系統冗餘部件模組的自主重構；(v)靈活的人一機系統軟體和介面；(vi)為導航、制導與控制系統可維修硬體提供安裝、調試和標定軟體；(ⅶ)為空間交會、對接、分離和交通管理提供人工智慧。(4)推進分系統：為了滿足導航、制導與控制系統的不同要求，推進分系統除提供能滿足導航、制導與軌道機動要求的高推力推進系統外，還應具有能滿足精確姿態控制和軌道維持要求的低推力推進系統。由於空間站在較低的地球軌道上運行，氣動干擾力矩很大，因此軌道推進系統的設計應考慮在空間站補充給養週期內提供足夠的能力來補償氣動阻力所引起的空間站軌道衰減。此外還要為控制力矩陀螺所積累的可觀動量矩提供主要卸載手段最後在推進系統的設計中應考慮這種情況，即空間站一般處於重力梯度相對穩定姿態，但其太陽電池帆板轉動框架是獨立定向的，因此不一定在所有時刻對空間站姿態保持絕對控制。為了維修和更換推進系統元部件，在短時間內可允許某個推進系統暫停工作，或者允許推力器或其他部件降低其冗餘級別。但一般要求推進系統具有故障運行／故障安全這種冗餘設計。2．對象的特點(1)空間站結構十分複雜，是由多艙段和桁架經過在軌組裝而成。空間站任務綜合且多變，採用模組結構，允許替換，具有多種有效載荷而且有相對運動。空間站的艙段、桁架和模組的個數也經常需要變化，僅空間站質心位置就可能發生很大變化。多體結構，質心大距離偏移是空間站控制重點需要解決的問題，還有就是這些結構變化對系統可控性的影響。(2)撓性結構是空間站控制的另一個特點。空間站結構跨度長達上百米，甚至幾百米，各種蒙皮特別是太陽電池帆板輕且柔，撓性模態頻率高度密集，而且很低(O.OlHz左右)。(3)對接組裝和空間站運動服務中心機械手運動、太空人活動等使空間站成為變構型、參數不確定的對象。航天器攜帶的大量燃料和生活用水使空間站成為變質量的對象。(4)空間站液體晃動、撓性振動和剛體運動是相互耦合的，而且姿態運動與軌道運動之間也是相互耦合的。(5)空間站處於低軌道運行，空間環境擾動(例如氣動、重力梯度、太陽輻射等力矩)，使空間站選擇構型成為極重要的問題。3．系統組成(1)測量敏感器：指星敏感器，太陽敏感器，紅外地平儀，陀螺穩定平臺，線加速度計，測速陀螺，微波多普勒雷達，鐳射和光學成像敏感器等。(2)執行機構：包括推進系統、動量交換裝置和其他執行機構。(3)計算部件：大容量電腦，微處理器，介面裝置等。空間站的控制技術空間技術發展是異常迅速的，每個時期都可以找到一個典型代表的技術成就。第十一章空間站的控制技術11.1.1空間站技術發展的概況1971年4月，前蘇聯發射了世界上第一個空間站，取名“禮炮號”。繼前蘇聯發射“禮炮號”後兩年，美國發射了一個比“禮炮號”大得多的“天空實驗室”空間站。禮炮號天空實驗室11.1空間站的概念與組成