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一、概述

? 衛(wèi)星姿軌控實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是在實(shí)驗(yàn)室中模擬衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)特性的一種試驗(yàn)方法，它通常用于驗(yàn)證衛(wèi)星控制系統(tǒng)方案和性能指標(biāo)。在本系統(tǒng)中，衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)包括兩個(gè)實(shí)時(shí)仿真機(jī)：星載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)仿真機(jī)、交聯(lián)環(huán)境實(shí)時(shí)仿真機(jī)。星載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)仿真機(jī)用來模擬衛(wèi)星上的AOCC，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道控制；交聯(lián)環(huán)境實(shí)時(shí)仿真機(jī)用來模擬衛(wèi)星姿態(tài)控的制執(zhí)行機(jī)構(gòu)、衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)及敏感器典型控制回路如下圖所示：

二、特征優(yōu)勢(shì)

1、原型驗(yàn)證：

在先進(jìn)的航天工程領(lǐng)域，研制各種衛(wèi)星費(fèi)用極高且研制周期短，通過本平臺(tái)的搭建，可以在方案設(shè)計(jì)早期就開始星載計(jì)算機(jī)的原型仿真驗(yàn)證。

2、正常工況測(cè)試：

為測(cè)試星載計(jì)算機(jī)的軟件和硬件接口的實(shí)時(shí)性能，就需要一個(gè)星載計(jì)算機(jī)外部實(shí)時(shí)仿真環(huán)境與星載計(jì)算機(jī)形成回路。這個(gè)外部仿真環(huán)境要能正確、靈活、實(shí)時(shí)地模擬衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)、姿態(tài)敏感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、各種故障和邊界條件等。若采用特制的模擬仿真器測(cè)試星載計(jì)算機(jī)軟硬件，費(fèi)時(shí)又不夠靈活，而通過本平臺(tái)可以快速低成本地模擬這種外部環(huán)境。

3、異常狀態(tài)模擬：

除了檢測(cè)正常狀態(tài)下星載計(jì)算機(jī)的軟硬件，還需要模擬異常狀態(tài)，以此來檢驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)算機(jī)對(duì)異常狀態(tài)的處理是否有效且及時(shí)。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

? 三維姿態(tài)變換及其可視化實(shí)驗(yàn)? ? 衛(wèi)星質(zhì)量特性與自由運(yùn)動(dòng)可視化實(shí)驗(yàn)?? 偏置動(dòng)量衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)? ? 零動(dòng)量衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?? 基于磁阻尼的消旋控制實(shí)驗(yàn)? ?? 基于矢量觀測(cè)的衛(wèi)星姿態(tài)確定實(shí)驗(yàn)?? 衛(wèi)星三軸姿態(tài)控制原理可視化實(shí)驗(yàn)

四、實(shí)驗(yàn)示例

下圖是衛(wèi)星姿軌控半實(shí)物仿真的示例模型，星載計(jì)算機(jī)原型通過CAN總線與飛輪實(shí)物設(shè)備進(jìn)行通信，發(fā)送速度指令并采集實(shí)際轉(zhuǎn)速，同時(shí)通過RS422和AIO傳遞GPS、星敏、太陽敏等傳感器數(shù)據(jù)。

在半實(shí)物仿真驗(yàn)證過程中，通過RT-Sim軟件可以對(duì)衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)中的核心參數(shù)（如目標(biāo)歐拉角、衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、阻尼模式初始速度等）進(jìn)行在線設(shè)置，同時(shí)對(duì)變量數(shù)據(jù)（如估計(jì)角速度XYZ、實(shí)際角度速度XYZ）進(jìn)行監(jiān)視，如下圖所示：

五、選型配置