本文關(guān)鍵詞：撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)及太陽帆板振動(dòng)抑制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代航天任務(wù)復(fù)雜性與多樣性增加，在對地觀測、跟蹤指向等場合對撓性衛(wèi)星大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)性能以及跟蹤指向的精度提出了更高要求。本文在此背景下研究了撓性衛(wèi)星大角度機(jī)動(dòng)姿態(tài)控制及穩(wěn)定算法，并針對機(jī)動(dòng)過程中撓性附件的振動(dòng)抑制設(shè)計(jì)了控制方案。主要工作包括以下幾個(gè)方面： 選取姿態(tài)四元數(shù)作為姿態(tài)描述參數(shù)得到相應(yīng)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并建立了撓性衛(wèi)星全星動(dòng)力學(xué)模型，基于撓性衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)。由于撓性衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程相互耦合，本文的總體設(shè)計(jì)思路為：將衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)與撓性太陽帆板振動(dòng)解耦，從而將其分解為兩個(gè)系統(tǒng)，針對解耦后得到的兩個(gè)系統(tǒng)分別獨(dú)立設(shè)計(jì)姿態(tài)控制器與撓性附件振動(dòng)抑制控制器。 首先利用變結(jié)構(gòu)思想對耦合的撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)方程與太陽帆板振動(dòng)方程進(jìn)行解耦，將兩者之間的耦合項(xiàng)視為干擾，并在該干擾與外部干擾力矩存在的情況下針對姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了理想的滑模變結(jié)構(gòu)控制器；針對該理想滑膜變結(jié)構(gòu)控制器引入的抖振問題，修改控制器使其連續(xù)化，使系統(tǒng)進(jìn)入“準(zhǔn)滑模”狀態(tài)，此時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)將收斂于一邊界層內(nèi)。文章給出了邊界層厚度與控制器參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系，通過對控制器參數(shù)的選擇將使系統(tǒng)最終滿足期望的精度，以此保證系統(tǒng)能滿足控制精度又消除抖振。 針對撓性衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量往往時(shí)變且難以獲得，外部干擾力矩邊界難以確定且其估計(jì)值往往具有較大保守性的問題，引入自適應(yīng)控制律設(shè)計(jì)了自適應(yīng)滑模控制器。該控制器不需要衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，，并可通過自適應(yīng)律對外部干擾邊界進(jìn)行估計(jì)；此外，仍在該前提下進(jìn)一步考慮執(zhí)行器輸出飽和與故障，建立相應(yīng)的執(zhí)行器輸出飽和與故障模型進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，保證了該控制器在執(zhí)行器輸出飽和及故障時(shí)姿態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 針對姿態(tài)機(jī)動(dòng)過程過程中及結(jié)束后太陽帆板的振動(dòng)問題，基于解耦后得到的太陽帆板振動(dòng)模型設(shè)計(jì)了振動(dòng)抑制補(bǔ)償器：將衛(wèi)星本體運(yùn)動(dòng)耦合項(xiàng)視為干擾，基于壓電元件對撓性太陽翼前4階振動(dòng)模態(tài)設(shè)計(jì)了正位置反饋主動(dòng)振動(dòng)抑制補(bǔ)償器，通過分別增加各階振動(dòng)模態(tài)的阻尼抑制振動(dòng)，取得了良好的振動(dòng)抑制效果。
【關(guān)鍵詞】：撓性衛(wèi)星 滑�？刂� 自適應(yīng) 輸出飽和 執(zhí)行器故障 姿態(tài)控制 振動(dòng)抑制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景與研究意義9-10
• 1.2 撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制難點(diǎn)11-12
• 1.2.2 撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制算法12-16
• 1.2.3 撓性附件振動(dòng)抑制方法16-19
• 1.3 本文主要內(nèi)容19-21
• 第2章 撓性衛(wèi)星全星模型建立21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 參考坐標(biāo)系及姿態(tài)描述參數(shù)21-27
• 2.2.1 參考坐標(biāo)系及坐標(biāo)系間變換21-23
• 2.2.2 姿態(tài)描述參數(shù)23-27
• 2.3 衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程27
• 2.4 衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 姿態(tài)機(jī)動(dòng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制基礎(chǔ)29-32
• 3.3 滑�？刂破髟O(shè)計(jì)32-36
• 3.3.1 利用變結(jié)構(gòu)方法解耦32-33
• 3.3.2 問題描述33
• 3.3.3 理想滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)33-35
• 3.3.4 連續(xù)化滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)35-36
• 3.4 系統(tǒng)仿真36-40
• 3.4.1 仿真參數(shù)37
• 3.4.2 理想滑模變結(jié)構(gòu)控制律仿真37-38
• 3.4.3 連續(xù)化后變結(jié)構(gòu)控制律仿真38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 自適應(yīng)滑模控制器優(yōu)化設(shè)計(jì)41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不確定性的自適應(yīng)滑�？刂破髟O(shè)計(jì)41-45
• 4.3 考慮執(zhí)行器輸出飽和與故障的滑模控制器設(shè)計(jì)45-48
• 4.4 系統(tǒng)仿真48-51
• 4.4.1 考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不確定性滑�？刂坡煞抡�48-50
• 4.4.2 考慮輸出飽和與執(zhí)行器故障的滑模控制律仿真50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第5章 姿態(tài)機(jī)動(dòng)過程中太陽帆板振動(dòng)抑制53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 PPF主動(dòng)振動(dòng)抑制原理53-54
• 5.3 PPF振動(dòng)抑制補(bǔ)償器設(shè)計(jì)54-56
• 5.4 PPF太陽帆板振動(dòng)抑制仿真56-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 管萍;劉小河;劉向杰;;撓性衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)姿態(tài)控制[J];控制理論與應(yīng)用;2007年03期

2 李源;吳宏悅;吳杰;;基于遺傳算法PID整定的衛(wèi)星姿態(tài)控制研究[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2007年04期

  本文關(guān)鍵詞：撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)及太陽帆板振動(dòng)抑制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371676