雙柔性帆板衛(wèi)星分力合成主動振動抑制研究.pdf

1、隨著柔性航天器大型化、敏捷化、高精度化的發(fā)展,對動力學(xué)模型的精度要求和航天器姿態(tài)控制精度的要求越來越高。然而在軌運行的撓性航天器的剛體運動將激發(fā)柔性附件的彈性變形運動,由于在太空中環(huán)境阻尼很小,并且柔性輕質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)阻尼也很小,因此振動被激起后將影響控制精度并且很難衰減。因此研究撓性航天器的動力學(xué)模型并設(shè)計其姿態(tài)控制系統(tǒng)及對柔性附件進(jìn)行振動抑制具有重要的意義。
　　本文以大撓性多體結(jié)構(gòu)衛(wèi)星為研究對象,深入研究了航天器的動力學(xué)建模和

2、姿態(tài)控制及對柔性附件的振動抑制問題,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　針對空間柔性的太陽帆板作為衛(wèi)星的柔性附件,對太陽帆板應(yīng)用有限元方法將其劃分為矩形單元,建立其帆板上任意點彈性位移和節(jié)點位移列陣關(guān)系,進(jìn)而建立了太陽帆板有限元分析模型。
　　以雙帆板衛(wèi)星為例,以上述帆板為柔性附件應(yīng)用達(dá)朗貝爾原理和拉格朗日法分別建立了柔性航天器在軌姿態(tài)機動的動力學(xué)模型及柔性附件振動模型,為柔性航天器姿態(tài)在軌機動中的主動振動抑制問題的研究奠定了基礎(chǔ)

3、。
　　針對基于動量輪為執(zhí)行機構(gòu)的柔性航天器應(yīng)用分力合成主動振動抑制方法。首先,通過對動量輪控制電路的輸入以分力合成的方法按照分力合成基本原理設(shè)計,仿真說明對考慮衛(wèi)星三軸耦合作用的系統(tǒng)能夠十分有效的在控制過程中實現(xiàn)振動抑制。同時,分力合成方法能夠是將一個較大的輸入量分解成較小的符合要求的輸入,這樣就可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中電流的峰值有效的調(diào)節(jié),為系統(tǒng)的設(shè)計提供更為寬裕的余量。其次,出于對系統(tǒng)控制的已達(dá)到一定控制角度的需要,對增加 PD環(huán)節(jié)