本文關鍵詞：撓性衛(wèi)星姿態(tài)機動及太陽帆板振動抑制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代航天任務復雜性與多樣性增加，在對地觀測、跟蹤指向等場合對撓性衛(wèi)星大角度姿態(tài)機動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)星大角度機動姿態(tài)控制及穩(wěn)定算法，并針對機動過程中撓性附件的振動抑制設計了控制方案。主要工作包括以下幾個方面： 選取姿態(tài)四元數(shù)作為姿態(tài)描述參數(shù)得到相應運動學方程，并建立了撓性衛(wèi)星全星動力學模型，基于撓性衛(wèi)星運動學與動力學模型進行控制器設計。由于撓性衛(wèi)星姿態(tài)動力學方程相互耦合，本文的總體設計思路為：將衛(wèi)星姿態(tài)機動與撓性太陽帆板振動解耦，從而將其分解為兩個系統(tǒng)，針對解耦后得到的兩個系統(tǒng)分別獨立設計姿態(tài)控制器與撓性附件振動抑制控制器。 首先利用變結構思想對耦合的撓性衛(wèi)星姿態(tài)機動方程與太陽帆板振動方程進行解耦，將兩者之間的耦合項視為干擾，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)設計了理想的滑模變結構控制器；針對該理想滑膜變結構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)進入“準滑�！睜顟B(tài)，此時，系統(tǒng)運動點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)學關系，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)星轉動慣量往往時變且難以獲得，外部干擾力矩邊界難以確定且其估計值往往具有較大保守性的問題，引入自適應控制律設計了自適應滑�？刂破鳌Ｔ摽刂破鞑恍枰l(wèi)星轉動慣量，，并可通過自適應律對外部干擾邊界進行估計；此外，仍在該前提下進一步考慮執(zhí)行器輸出飽和與故障，建立相應的執(zhí)行器輸出飽和與故障模型進行控制器設計，保證了該控制器在執(zhí)行器輸出飽和及故障時姿態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 針對姿態(tài)機動過程過程中及結束后太陽帆板的振動問題，基于解耦后得到的太陽帆板振動模型設計了振動抑制補償器：將衛(wèi)星本體運動耦合項視為干擾，基于壓電元件對撓性太陽翼前4階振動模態(tài)設計了正位置反饋主動振動抑制補償器，通過分別增加各階振動模態(tài)的阻尼抑制振動，取得了良好的振動抑制效果。
【關鍵詞】：撓性衛(wèi)星 滑�？刂� 自適應 輸出飽和 執(zhí)行器故障 姿態(tài)控制 振動抑制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 參考坐標系及姿態(tài)描述參數(shù)21-27
• 2.2.1 參考坐標系及坐標系間變換21-23
• 2.2.2 姿態(tài)描述參數(shù)23-27
• 2.3 衛(wèi)星姿態(tài)運動學方程27
• 2.4 衛(wèi)星動力學模型27-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第3章 姿態(tài)機動滑模變結構控制器設計29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 滑模變結構控制基礎29-32
• 3.3 滑�？刂破髟O計32-36
• 3.3.1 利用變結構方法解耦32-33
• 3.3.2 問題描述33
• 3.3.3 理想滑模變結構控制器設計33-35
• 3.3.4 連續(xù)化滑模變結構控制器設計35-36
• 3.4 系統(tǒng)仿真36-40
• 3.4.1 仿真參數(shù)37
• 3.4.2 理想滑模變結構控制律仿真37-38
• 3.4.3 連續(xù)化后變結構控制律仿真38-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第4章 自適應滑模控制器優(yōu)化設計41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 考慮轉動慣量不確定性的自適應滑�？刂破髟O計41-45
• 4.3 考慮執(zhí)行器輸出飽和與故障的滑模控制器設計45-48
• 4.4 系統(tǒng)仿真48-51
• 4.4.1 考慮轉動慣量不確定性滑模控制律仿真48-50
• 4.4.2 考慮輸出飽和與執(zhí)行器故障的滑�？刂坡煞抡�50-51
• 4.5 本章小結51-53
• 第5章 姿態(tài)機動過程中太陽帆板振動抑制53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 PPF主動振動抑制原理53-54
• 5.3 PPF振動抑制補償器設計54-56
• 5.4 PPF太陽帆板振動抑制仿真56-60
• 5.5 本章小結60-61
• 結論61-63
• 參考文獻63-71
• 致謝71

【參考文獻】

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)星的變結構姿態(tài)控制[J];控制理論與應用;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];中國空間科學技術;2007年04期

  本文關鍵詞：撓性衛(wèi)星姿態(tài)機動及太陽帆板振動抑制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371676