● 摘要
近年来，卫星在航空航天领域扮演着越来越重要的角色，为完成不同作业任务，卫星有效载荷日趋多样化、多元化，并提出高精度的三轴姿态稳定要求。针对我国在这方面经验不足的实际，论文提出了采用虚拟样机技术建立卫星模型与拟人智能控制设计姿态控制律的解决方案。首先，联合ADAMS和Pro/E软件完成刚体卫星的建模，并在ADAMS中仿真分析星上可动载荷的扰动。论文探讨了ADAMS和Pro/E联合建模方法，针对模型传递过程中出现的若干问题进行深入研究，并结合实践经验提出相应的解决方案。其次，针对太阳帆板刚度低、柔性高等特点，采用ADAMS/AutoFlex模块建立柔性太阳帆板，利用ADAMS/Flex和ADAMS/Linear模块对其振动特性仿真分析，提出抑制模态激发的方法。再次，与三通道完全解耦的卫星姿态PD控制律相比较，论文采用拟人智能控制方法来设计姿态控制律。它以ADAMS卫星模型为被控对象，应用广义归约法分析其物理结构特性，得到三通道均有耦合的定性姿态控制律，最后用遗传算法实现定性拟人控制律的定量化。仿真结果表明，将虚拟样机技术和拟人智能控制方法应用于卫星系统的总体设计是可行的。虚拟样机技术利于可动载荷、柔性太阳帆板的扰动分析，拟人智能控制律的意义直观、性能较优，该方案达到了短周期、低成本、高精度设计目的，为我国新一代卫星的研究和发展提供依据和参考。