题目：微纳卫星姿态控制方法及基于xPC的实验研究

自上世纪五十年代以来，人类为探索近地空间环境，提高对空间环境科学的认识，以及实现对空间灾害性天气的预报制定了多个空间环境探测计划，先后发射了一系列空间环境科学探测卫星。随着大规模集成电路技术、计算机科学和通信技术的飞速发展，微纳卫星在近地空间科学探测中的优势日益突显。本文以微纳卫星空间环境探测任务为背景，针对微纳卫星姿态控制方法及实验进行了研究。针对带挠性附件微纳卫星的姿态控制问题，应用拉格朗日方程对一类带挠性附件的微纳卫星建立了动力学模型，采用自抗扰控制技术进行了姿态控制设计。仿真结果表明，系统对挠性附件振动、柔性铰链振动等不确定性扰动具有较强的抗干扰能力和一定的振动抑制能力。针对微纳卫星地球捕获模式和轨道工作模式的不同姿态敏感器组合分别设计了基于卡尔曼滤波姿态确定算法，仿真结果表明两者均满足卫星姿态确定精度要求。针对以喷气推力器作为执行机构的姿态控制系统，基于相平面分析方法，设计了含有超前校正网络的继电控制系统。针对以反作用飞轮作为执行机构的三轴稳定控制情形，给出了基于自抗扰控制技术的姿态控制设计，仿真结果验证了两种姿态控制设计是合理的。基于理论分析结果设计了微纳卫星多模式仿真模型，重点针对xPC Target仿真环境的搭建，及基于反作用飞轮的微纳卫星姿态控制实时仿真行效果进行了实验研究，结果表明这些算法满足设计要求。