基于Modelica的衛(wèi)星多領域建模與仿真方法研究.pdf

1、衛(wèi)星是由機、電、熱、控等不同學科領域構成的有機整體，各領域間相互耦合，高精度、高置信度仿真要求衛(wèi)星仿真模型應體現出其系統(tǒng)內多領域間的耦合關系。然而，目前衛(wèi)星建模與仿真技術研究大部分仍局限于單個領域，很少涉及全系統(tǒng)多領域的建模與仿真，難以考慮領域間的耦合關系，從而制約了系統(tǒng)仿真可信程度的進一步提高。本論文圍繞衛(wèi)星多領域耦合建模與仿真方法開展研究，探索基于Modelica建立衛(wèi)星耦合較為緊密的多個分系統(tǒng)多領域耦合模型的技術途徑，取得如下創(chuàng)新

2、研究成果：
　　針對衛(wèi)星姿態(tài)控制用飛輪的高置信度建模與數學仿真問題，在飛輪的控制、電氣、力學等多領域數學模型的基礎上，基于Dymola軟件建立了飛輪的多領域仿真模型，利用該模型對設定工況下的飛輪動態(tài)特性進行了數學仿真，并進一步分析了飛輪的多領域耦合特性。通過采用Modelica統(tǒng)一建模語言，實現了飛輪不同學科領域模型之間的無縫集成和數據交換，提高了飛輪的建模與仿真精度。
　　針對典型的衛(wèi)星太陽電池陣—蓄電池組電源系統(tǒng)，首先給

3、出了電源系統(tǒng)拓撲結構以及太陽電池陣、鎳氫蓄電池、電源控制器等數學或原理模型，利用Dymola軟件分別建立了太陽電池陣、鎳氫蓄電池組和電源控制器的仿真模型，并針對DET母線全調節(jié)方式的電源系統(tǒng)建立了包含光、電、熱、化學、控制等耦合較為緊密的多領域Dymola仿真模型。最后，在給定條件下對電源系統(tǒng)動態(tài)特性進行了仿真驗證，并分析了系統(tǒng)內的多領域耦合特性。
　　建立了衛(wèi)星軌道/姿態(tài)運動、姿態(tài)控制器、太陽輻照等Dymola仿真模型，集成已建