利用LQG/LTR方法控制具有內建DGSR-CMG的衛星的姿態

Abstract

在此論文中，針對自旋性(spinning type) 衛星的姿態(attitude)控制，吾人首先選 定DGSR-CMG(double gimbal single rotor-control moment gyro)為我們的姿態控制 機構。然後根據動力學理論，吾人可求得此系統的控制方程式(governing equation) ，接著假設若干合理條件，在操作點(operating point) 將這些控制方程式線性化； 利用這些已線性化的控制方程式，以DGSR-CMG的兩個環架馬達(gimbal motor)輸入信 號為輸入，且以衛星體除自旋軸外的兩個姿態角為輸出，那麼吾人便可求出此系統的 轉移函數矩陣(transfer function matrix)。基於線性系統理論，吾人可將上述的轉 移函數矩陣轉換成右互質(right coprime) 的型態，然後再將此右互質型態的轉移函 數實現(realize)為狀態空間表示式(state space description)，且由於是互質的關 係，故此狀態空間表示式是不可減縮(irreducible) 且最小的(minimal) 。根據此一 非時變多變數(time invariant multiple input multiple output) 控制系統，吾人 利用廣為成功地應用在多種領域的控制方法-LQG/LTR(linear quadratic gaussian & loop tansfer recovery)來設計一個能符合吾人給定的控制規格(specification) 的 控制器。模擬結果顯示，利用DGSR-CMG來控制自旋性衛星的姿態是可行的。