隨著航天技術(shù)的發(fā)展,高精度對地定向、對目標(biāo)跟蹤指向、在軌服務(wù)等航天任務(wù)對航天器的位姿控制能力提出了較高的要求。航天器的撓性附件尺寸也越來越大,大撓性附件的模態(tài)頻率低,結(jié)構(gòu)阻尼低,一旦振動被激發(fā),衰減十分緩慢,產(chǎn)生的耦合作用力和力矩會降低航天器的位置和姿態(tài)的控制精度,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。撓性結(jié)構(gòu)的振動抑制問題是進(jìn)一步提升航天器位姿控制效果的關(guān)鍵問題。本文以撓性航天器的振動控制為目標(biāo),采用壓電元件對撓性結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動抑制,從而提高航天器位姿機(jī)動過程的位姿控制精度,主要研究工作如下:針對撓性航天器建模問題,基于哈密頓原理構(gòu)建了一種全局模態(tài)動力學(xué)模型,采用統(tǒng)一形式描述了非約束狀態(tài)下整體的位姿運(yùn)動和撓性振動,為主動振動控制器設(shè)計(jì)奠定了模型基礎(chǔ)。與約束模態(tài)動力學(xué)模型相比,全局模態(tài)動力學(xué)模型計(jì)算的非約束模態(tài)頻率和振型的精度更高,尤其是對小中心剛體-大撓性結(jié)構(gòu)的耦合形式。針對撓性結(jié)構(gòu)的主動振動控制方法,基于分布式振動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),結(jié)合改進(jìn)正向位置反饋控制方法（Modified Positive Position Feedback,MPPF）和分布式協(xié)同控制方法,提出了一種分布式協(xié)同一致改進(jìn)正向位置反饋控... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

對稱模態(tài)與反對稱模態(tài)Fig.1-3Symmetricandanti-symmetricmodes

[50]：圖1-5 壓電型主動振動控制系統(tǒng)組成Fig. 1- 5 Composition of piezoelectric-based acrtive vibration control system壓電陶瓷元件具有壓電和逆壓電效應(yīng)，自 1880 年被發(fā)現(xiàn)以來，在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，第二次世界大戰(zhàn)以后，人們開始根據(jù)壓電效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理制造壓電陶瓷。以 PZT 壓電陶瓷的制造為例，PZT 全稱為鋯鈦酸鉛陶瓷，是 PbZrO3和 PbTiO3 的固溶體，具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后形成的多晶體，其晶格如圖 1-4 所示，由于 Ti 和 Zr 原子向一個方向偏移

圖1-5 壓電型主動振動控制系統(tǒng)組成omposition of piezoelectric-based acrtive vibration con有壓電和逆壓電效應(yīng)，自 1880 年被發(fā)世界大戰(zhàn)以后，人們開始根據(jù)壓電效應(yīng)陶瓷的制造為例，PZT 全稱為鋯鈦酸鉛，具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后由于 Ti 和 Zr 原子向一個方向偏移，單結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了一個個偶極子，剛剛燒結(jié)無序的，不具有壓電和逆壓電效應(yīng)。此一定強(qiáng)度的電場，偶極子就會按照電場卻至居里溫度點(diǎn)以下，極化方向固化，壓時，由于極化方向一致，離子在電場構(gòu)形變，稱為逆壓電效應(yīng)，此時壓電元。反過來，當(dāng)壓電陶瓷受力變形時，離荷，稱為壓電效應(yīng)，此時壓電元件輸出

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航天器柔性附件對整器固有振動特性影響因素及規(guī)律分析[J]. 郭其威,吳松,劉芳,唐國安.  振動與沖擊. 2016(06)
[2]衛(wèi)星微振動及控制技術(shù)進(jìn)展[J]. 孟光,周徐斌.  航空學(xué)報(bào). 2015(08)
[3]撓性衛(wèi)星在軌非約束模態(tài)計(jì)算研究[J]. 呂旺,向明江,葉文郁,溫淵,朱海江.  宇航學(xué)報(bào). 2014(04)
[4]航天器姿態(tài)機(jī)動的自適應(yīng)魯棒控制及主動振動抑制[J]. 袁國平,史小平,李隆.  振動與沖擊. 2013(12)
[5]壓電主動控制在減振和降噪中的應(yīng)用[J]. 吳昱廷,黃華林,徐俊,史翔,魏曉勇.  壓電與聲光. 2011(03)
[6]空間智能桁架的傳感器作動器位置優(yōu)化和分散化自適應(yīng)模糊振動控制[J]. 李東旭,劉望,蔣建平,許睿.  中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2011(05)
[7]智能太陽翼有限元建模與振動控制研究[J]. 蔣建平,李東旭.  動力學(xué)與控制學(xué)報(bào). 2009(02)
[8]改進(jìn)型正位置反饋/變結(jié)構(gòu)衛(wèi)星姿態(tài)主動控制[J]. 胡慶雷,馬廣富.  振動工程學(xué)報(bào). 2007(04)
[9]撓性航天器姿態(tài)機(jī)動的變結(jié)構(gòu)主動振動抑制[J]. 胡慶雷,劉亞秋,馬廣富.  控制理論與應(yīng)用. 2007(03)
[10]壓電陶瓷驅(qū)動器蠕變特性的研究[J]. 范偉,余曉芬.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2006(11)

博士論文
[1]撓性航天器剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模與姿態(tài)控制技術(shù)的研究[D]. 李崔春.北京理工大學(xué) 2014
[2]壓電陶瓷疊堆執(zhí)行器及其系統(tǒng)的遲滯現(xiàn)象模擬、線性化及控制方法的研究[D]. 朱煒.重慶大學(xué) 2012
[3]層合壓電智能結(jié)構(gòu)振動主動控制數(shù)值模擬及其優(yōu)化[D]. 錢鋒.合肥工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：3349558