星上運(yùn)動部件指向的控制方法研究.pdf

1、目前在軌運(yùn)行的衛(wèi)星往往帶有運(yùn)動部件及大型太陽帆板,為了完成特定的任務(wù),星上運(yùn)動部件往往需要始終指向某個目標(biāo)。由于撓性太陽帆板的干擾,以及運(yùn)動部件與衛(wèi)星本體的耦合作用,使得運(yùn)動部件指向目標(biāo)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題變得非常復(fù)雜。本文主要研究了星上運(yùn)動部件指向并實(shí)時跟蹤空間非合作目標(biāo)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題,具體內(nèi)容分為如下三個方面。
　　設(shè)計(jì)了搭載二自由度剛性運(yùn)動部件及大型撓性太陽帆板的衛(wèi)星發(fā)射平臺的物理結(jié)構(gòu),建立了衛(wèi)星發(fā)射平臺的運(yùn)動學(xué)模型。

2、基于歐拉方程,建立了衛(wèi)星發(fā)射平臺的剛體動力學(xué)模型。采用集中質(zhì)量法描述太陽帆板的振動,在剛體動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了衛(wèi)星發(fā)射平臺的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型。
　　對剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型進(jìn)行線性化處理后,衛(wèi)星本體姿態(tài)動力學(xué)模型的滾轉(zhuǎn)及偏航兩個通道相互耦合;而衛(wèi)星本體姿態(tài)動力學(xué)模型的俯仰通道、剛性運(yùn)動部件的滾轉(zhuǎn)通道及剛性運(yùn)動部件的偏航通道均為獨(dú)立的單入單出系統(tǒng),與其它通道沒有耦合作用。將衛(wèi)星本體滾轉(zhuǎn)及偏航通道視為雙入雙出被控對象,推導(dǎo)出可以使其

3、解耦并滿足實(shí)際響應(yīng)速度及穩(wěn)態(tài)誤差要求的期望系統(tǒng)矩陣,然后用特征結(jié)構(gòu)配置的方法對其進(jìn)行模型匹配。對于另外三個獨(dú)立的單入單出系統(tǒng),考慮到控制任務(wù)為參考信號的漸進(jìn)跟蹤,首先將輸出與參考信號作差后積分得到原系統(tǒng)的增廣系統(tǒng),然后依據(jù)控制系統(tǒng)響應(yīng)速度的要求選擇增廣系統(tǒng)的期望閉環(huán)極點(diǎn)并進(jìn)行極點(diǎn)配置。對于衛(wèi)星發(fā)射平臺的俯仰通道,考慮到該通道會受到撓性太陽帆板的干擾,為分析其穩(wěn)定性,借助經(jīng)典控制理論中利用Bode圖確定相對穩(wěn)定性的方法,分析了該通道的閉環(huán)