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摘要
为减小无拖曳卫星的残余姿态误差，设计了一种基于动量交换的指向稳定性调控机构。采用复合轴控制的原理，与无拖曳姿态控制回路相配合，可将卫星的指向稳定性精度提高到纳弧度量级，同时减少工质损耗，达到延长卫星寿命的目的。利用压电陶瓷设计了一套敏感轴动量交换机构，并基于卫星姿态动力学对小质量块运动所产生的附加干扰力矩进行推导和分析。分别对复合轴系统的主轴系统和子轴系统进行整定，计算出满足性能需求的系统带宽。采用前馈逆模型和自适应PID控制对压电陶瓷的非线性和卫星所受扰动进行补偿。最后，通过Adams和Simulink联合仿真验证系统整体的可行性。仿真结果表明：该机构的介入可以有效降低控制系统带宽，实现10 nrad·Hz-1/2@1 mHz～1 Hz的指向稳定性控制。
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