01
卫星姿态控制概述
姿态控制的基本概念 · 姿态控制系统的组成 · 应用场景
概念系统组成
02
坐标系与姿态表示
地心惯性坐标系 · 本体坐标系 · 欧拉角 · 四元数 · 方向余弦矩阵
坐标系四元数
03
刚体动力学基础
刚体转动惯量 · 欧拉动力学方程 · 角动量定理 · 姿态动力学建模
动力学欧拉方程
04
姿态运动学方程
欧拉角运动学方程 · 四元数运动学方程 · 姿态解算方法
运动学解算
05
环境力矩建模
重力梯度力矩 · 气动力矩 · 太阳光压力矩 · 地磁力矩
环境力矩
06
执行机构建模
反作用飞轮建模 · 推力器建模 · 磁力矩器建模 · 控制力矩陀螺
执行器飞轮
07
姿态敏感器建模
星敏感器建模 · 太阳敏感器建模 · 陀螺仪建模 · 磁强计建模
敏感器测量
08
姿态确定方法
确定性姿态确定(TRIAD) · 最小二乘姿态估计 · 卡尔曼滤波基础
滤波TRIAD
09
姿态控制算法
PID控制 · 滑模控制 · 自适应控制 · 最优控制
控制PID
10
Python科学计算环境搭建
Anaconda安装 · NumPy基础 · SciPy基础 · Matplotlib基础
Python环境
11
Simulink基础与卫星仿真
Simulink环境介绍 · 卫星动力学建模 · Simulink与Python联合仿真
Simulink联合仿真
12
卫星轨道基础
开普勒轨道 · 轨道根数 · 轨道摄动 · 轨道预报
轨道开普勒
13
星上计算机仿真
星载计算机模型 · 任务调度 · 实时性分析
星载实时
14
姿态控制仿真框架设计
仿真框架总体设计 · 模块化设计思想 · 数据流设计
框架模块化
15
仿真初始化模块
卫星参数初始化 · 轨道参数初始化 · 姿态参数初始化 · 仿真时间设置
初始化参数
16
动力学仿真模块
四阶龙格-库塔积分器 · 变步长积分器 · 刚体动力学求解
积分器RK4
17
运动学仿真模块
四元数更新 · 欧拉角更新 · 姿态解算验证
运动学更新
18
环境力矩计算模块
重力梯度力矩计算 · 气动力矩计算 · 太阳光压力矩计算
环境力矩计算
19
敏感器测量仿真模块
敏感器测量模型 · 噪声模型 · 测量更新频率
敏感器噪声
20
执行机构仿真模块
飞轮模型 · 推力器模型 · 力矩分配逻辑
执行器分配
21
姿态确定模块
TRIAD算法实现 · 扩展卡尔曼滤波实现 · 滤波参数调优
EKFTRIAD
22
姿态控制模块
PID控制器实现 · 控制参数整定 · 抗饱和设计
PID抗饱和
23
仿真数据记录与分析
数据记录格式 · 仿真数据可视化 · 性能指标计算
数据可视化
24
仿真结果可视化
3D姿态动画 · 姿态角曲线 · 角速度曲线 · 控制力矩曲线
3D曲线
25
仿真案例一：三轴稳定卫星姿态捕获控制
三轴稳定 · 姿态捕获 · 控制策略
案例捕获
26
仿真案例二：对地观测卫星姿态机动控制
对地观测 · 姿态机动 · 快速指向
案例机动
27
仿真案例三：编队飞行卫星相对姿态控制
编队飞行 · 相对姿态 · 协同控制
案例编队
28
仿真调试与优化
常见问题排查 · 仿真步长优化 · 代码性能优化
调试优化
29
半物理仿真介绍
硬件在环仿真 · 实时仿真系统 · 仿真验证方法
半物理HIL
30
课程总结与展望
卫星姿态控制发展趋势 · 智能控制方法 · 开源仿真工具介绍
总结展望