超低轨道卫星姿态的无拖曳控制
超低轨道卫星一般运行在200km高度，在应用同等的观测信息获得仪器时，低轨道卫星观测与接收信息的性能更优越，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。超低轨道卫星受到的气动力和气动力矩比传统的卫星高出几十个数量级，导致在运行周期内卫星状态收到严重扰动，轨道发生衰减，进而引发姿轨强耦合现象。无拖曳控制要求控制器必须满足一定的功率谱密度(简称PSD)，且姿轨控制能耗尽可能低。本文通过对200km高度的大气进行精确建模，研究了大气对低轨道卫星的轨道与姿态的摄动作用；利用无拖曳技术，补偿大气阻力对轨道和姿态的摄动，并且通过检测质量回路、卫星本体回路和卫星一检测质量回路三个无拖曳控制回路实现对低轨道卫星的轨道与姿态的精确控制。采用嵌入式控制策略，考虑观测噪声、估计噪声以及未知的干扰噪声对控制的影响，以较高的精度实现低轨道卫星轨道与姿态的控制。为了匹配轨道姿态控制回路的输入，本文设计相应的轨道参数观测器和估计器。通过合理设计气动阻力，可以用来进行卫星姿态的控制节约能耗，并验证利用气动阻力辅助姿态控制的可行性。
超低轨道卫星 无拖曳控制 姿轨强耦合 功率谱密度
魏延 徐明 杜杉杉
北京航空航天大学,北京100191 航天东方红卫星有限公司,北京100094
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长沙
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4415-4420
2014-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）