LabVIEW開發(fā)航天器動力學(xué)與控制仿真系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)仿真是工程設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的非常有用的工具。它節(jié)省了大量的時(shí)間、金錢和精力。航天器動力學(xué)與控制仿真系統(tǒng)由LabVIEW程序開發(fā)，它是模擬航天器等動態(tài)系統(tǒng)的有用工具。還可輕松與硬件連接并輸出真實(shí)信號。

項(xiàng)目采用系統(tǒng)工程過程，這是一種系統(tǒng)開發(fā)方法。開發(fā)操作和系統(tǒng)要求，這些要求派生出架構(gòu)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了PILS（編程在環(huán)仿真）系統(tǒng)，并將實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)用于仿真航天器。

對通過參考資料調(diào)查獲得的仿真系統(tǒng)要求進(jìn)行分析，并分為幾類：操作和系統(tǒng)。操作要求側(cè)重于系統(tǒng)的工作方式，系統(tǒng)要求側(cè)重于系統(tǒng)由什么組成。

操作要求

???????剛體動力學(xué)仿真

???????衛(wèi)星參數(shù)設(shè)置

???????質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣性、參數(shù)不確定性

???????狀態(tài)初始化：姿態(tài)、角速度、輪速

???????傳感器/執(zhí)行器設(shè)置

???????陀螺儀漂移、噪聲、比例因子,...

???????控制參數(shù)設(shè)置

???????控制器的增益設(shè)置

???????線性/非線性控制定律

???????環(huán)境建模

???????太陽壓力、重力變化、空氣動力、

系統(tǒng)要求

???????PC1上的衛(wèi)星動力學(xué)模擬和PC2/微型計(jì)算機(jī)上的控制器模擬

???????連接數(shù)據(jù)采集

???????可擴(kuò)展性、靈活性

???????升級到HILS和多顆衛(wèi)星

???????環(huán)境建模

???????硬件適應(yīng)性（陀螺儀、姿態(tài)傳感器、執(zhí)行器、電機(jī)、有效載荷（攝像頭）,...）

從需求分析中，得出了以下函數(shù)

???????動態(tài)仿真

???????衛(wèi)星動力學(xué)建模

???????控制器建模

???????組件建模（傳感器、執(zhí)行器）

???????環(huán)境建模（擾動建模）

???????用戶界面

???????參數(shù)輸入

???????仿真場景生成

???????結(jié)果輸出

???????數(shù)據(jù)傳輸

???????干擾輸入（外部源）到衛(wèi)星

???????控制輸入（外部源）到衛(wèi)星

???????衛(wèi)星狀態(tài)輸出到控制器或DA

???????電腦之間的接口

???????接口硬件（傳感器、電機(jī)）

該系統(tǒng)的核心是一個(gè)LabVIEW程序，它可以模擬航天器的動力學(xué)，并與傳感器和執(zhí)行器等硬件接口。

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變速CMG有由兩個(gè)伺服電機(jī)由仿真程序控制。一個(gè)用于車輪，另一個(gè)用于云臺。電源線和信號線通過滑環(huán)連接。這是模擬航天器等動態(tài)系統(tǒng)的有用工具，通過改系統(tǒng)可以節(jié)省了大量的時(shí)間、金錢和精力，為推進(jìn)我國航天事業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。

廠家沒有提供LabVIEW的例子。根據(jù)通訊協(xié)議的相關(guān)的說明，編寫了適合項(xiàng)目的程序。程序截圖如下所示。

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相關(guān)資料說明，如下所示。

LabVIEW程序，如下附件所示。