题目：基于磁悬浮变速率DGCMG的卫星姿态控制方法研究

磁悬浮变速率双框架控制力矩陀螺(Double Gimbaled Control Moment Gyroscope, DGCMG)不但具有三维力矩输出能力，还具备了奇异性小、微振动、寿命长等优点，是卫星姿态机动控制的有效执行机构。本论文围绕基于磁悬浮变速率DGCMGs的姿态控制方法进行了研究，主要研究内容如下：

（1）建立了基于两平行构型磁悬浮变速率DGCMGs的卫星姿态动力学模型，结果表明，卫星姿态动力学模型具有非线性强耦合的特点。

（2）针对两平行构型变速率DGCMGs奇异回避、能量消耗及转速均衡等问题，提出了一种两平行构型变速率DGCMGs的操纵律。该操纵律设计过程中充分考虑了变速率DGCMGs三种工作模式的特征，并且通过分析两平行构型变速率DGCMGs的奇异状态，设计出了相应的奇异测度函数。仿真结果表明了该方法的有效性。

（3）为了保证（变速率）DGCMGs平稳安全运行，降低其能量消耗，提出了一种基于（变速率）DGCMGs的卫星姿态机动路径规划方法，并基于路径规划结果设计出了姿态跟踪控制器。所设计的路径规划方法采用了包含初始系数确定方法的傅里叶基算法，能够在较短的时间内完成满足卫星机动性能指标要求的路径规划任务。仿真结果验证了傅里叶基姿态机动路径规划算法及相应的姿态跟踪控制器的有效性。

（4）针对采用主被动磁悬浮变速率DGCMGs进行卫星姿态控制过程中存在的不平衡振动问题，设计了主被动磁悬浮CMG转子的自适应零振动力控制方法。针对主被动磁悬浮CMG转子振动控制过程中被动磁轴承位移刚度无法精确获取的问题，提出了基于最小均方误差算法及静不平衡量辨识的自适应零振动力控制方法，并针对功放参数的不准确及时变性对不平衡振动控制精度的影响，提出了基于功放参数调节器的自适应零振动力控制方法。仿真结果表明，所提出的自适应零振动力控制方法有效消除了位移刚度及功放参数的不确定性对主被动磁悬浮CMG转子不平衡振动控制精度的影响。