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SimuLink卫星姿态控制_运动学模块的建立

四元数姿态运动学方程:(见《基于星敏感器角速度估计的陀螺故障诊断》)
()b b b b b b o
o o ob o ib o io 11C 22

=⊗=⊗-Q Q w Q w w 其中b
o Q 表示星体坐标系b 相对于轨道坐标系o 的姿态四元数在体坐标系b 中的投影(在星
体坐标系中轨道坐标系o 转到与星体坐标系b 重合(与后面的姿态坐标转换矩阵对应)所
需的姿态四元数);⊗表示四元数乘法;b ob w 表示星体坐标系b 相对于轨道坐标系o 的角速度在b 坐标系中的投影;b ib w 表示体坐标系b 相对于惯性坐标系i 的角速度在b 坐标系中的投影,由动力学模块给出;b o C 表示o 系到b 系的坐标转换矩阵,由四元数Q 计算得到;o io
w 表示轨道坐标系o 相对于惯性坐标系i 的角速度在o 坐标系中的投影,该角速度在轨道坐标系中表示简单,该值在m 文件中给出。

利用运动学方程画运动学模块图如下:
建立四元数转姿态矩阵模块: 用mask 修改模块封面。

依照下面的转换公式,使用Fcn 模块和Create3*3 Matrix 模块建立四元数转换模块如下:
2222103212031302b
T 22222
o 01203203123012222130223013012q q q q 2(q q q q )2(q q q q )C (q )2(q q q q )
q q q q 2(q q q q )2(q q q q )2(q q q q )
q q q q ⎡⎤
+--+-⎢⎥
=+-=-+--+⎢⎥
⎢⎥+-+--⎣

qq E q
建立四元数求解模块:
使用Subsystem 模块建立Quaternion Solve Model ,并create mask 如下:
四元数主部与矢部分开计算积分如下:
根据上式画模块图如下:
利用Integrator、Mux、Gain、Add模块建立初始如下:
利用Demux模块将Q的矢部与主部分开。

其中Demux模块设置如下(将四个数按[1 3]分成两部分):
利用Dot Product模块求q0的导:
利用动力学模块中的叉乘模块来完成q的导的求解如下:
这样四元数求解模块即建立,输入w输出Q。

建立运动学模块:
利用from模块引入动力学模块计算的姿态角速度wb和m文件中的轨道角速度wo,建立运动学模块如下(注意product的multiplication应为Matrix):
这样运动学模块即建立,输入w得到Q。

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