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《撓性航天器的姿態(tài)控制及振動(dòng)抑制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、撓性航天器的姿態(tài)控制及振動(dòng)抑制研究9/26/2021InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021撓性航天器的滑?？刂破髟O(shè)計(jì)緒論撓性航天器的數(shù)學(xué)模型基于滑模觀測(cè)器的控制器設(shè)計(jì)結(jié)論與展望緒論InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021課題研究背景及意義隨著航天航天技術(shù)的不斷發(fā)展，航天器的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，由過(guò)去對(duì)多剛體系統(tǒng)的研究，發(fā)展到對(duì)剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的研究，再到對(duì)撓
2、性多體系統(tǒng)的研究。在對(duì)撓性航天器的控制研究中主要涉及到以下兩個(gè)問(wèn)題：姿態(tài)控制問(wèn)題：將撓性航天器從一種位姿控制到另一種位姿。準(zhǔn)確劃分又可分為姿態(tài)機(jī)動(dòng)和姿態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。振動(dòng)抑制問(wèn)題：在撓性航天器姿態(tài)控制過(guò)程中，抑制撓性附件的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，減小振動(dòng)對(duì)姿態(tài)控制的影響。InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021撓體建模理論研究現(xiàn)狀撓體建模過(guò)程主要包括：坐標(biāo)系的選取、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的描述、?；椒ǖ拇_定、建模原理的選擇等。常用?；椒ǎ悍植紖?shù)法、離散坐標(biāo)法、混合
3、坐標(biāo)法。常用建模原理：向量力學(xué)法：Newton-Euler。分析力學(xué)法：Hamilton原理、Lagrange方程、Kane方法等。InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021撓體控制理論研究現(xiàn)狀被動(dòng)振動(dòng)控制以減振墊、約束阻尼結(jié)構(gòu)等為代表的控制方法，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性好，可靠性高，但控制性能小和靈活性差。主動(dòng)振動(dòng)控制主要是利用智能材料作為傳感器和作動(dòng)器，基于現(xiàn)代控制理論，對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)進(jìn)行有效控制。特點(diǎn)是控制效果好、適應(yīng)性強(qiáng)，但需要
4、消耗能量、有時(shí)可靠性難于保證。主被動(dòng)一體化振動(dòng)控制InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021滑模變結(jié)構(gòu)控制理論考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制律為其中，系統(tǒng)、和的相軌跡如下圖所示，InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021滑模變結(jié)構(gòu)控制三要素：存在性、可
5、達(dá)性、穩(wěn)定性。滑模變結(jié)構(gòu)控制運(yùn)動(dòng)：趨近運(yùn)動(dòng)、和滑動(dòng)模態(tài)運(yùn)動(dòng)?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點(diǎn)：完全魯棒性、模型降階。撓性航天器的數(shù)學(xué)模型InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021本文基于Hamilton原理，利用假設(shè)模態(tài)離散化方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，中心-梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型及柔性梁的形變描述如圖2.1和2.2所示。X0Y0XYOO0θrAX0Y0XYOO0θxu1u2xw1P0PInstituteofControlTheoryandNavigationTech
6、nology26September2021圖2.1中心-梁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型圖2.2柔性梁形變描述InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021梁上任意一點(diǎn)P0變形之后移動(dòng)到點(diǎn)P，向量為點(diǎn)P0在XYZ中的坐標(biāo)，向量為點(diǎn)P在XYZ中的坐標(biāo)，向量為點(diǎn)O在X0Y0Z0中的坐標(biāo)。則點(diǎn)P在X0Y0Z0下的坐標(biāo)向量為其中，Θ為坐標(biāo)變換矩陣(2.1)(2.2)(2.3)系統(tǒng)所具有的動(dòng)能為(2.4)系統(tǒng)所具有的勢(shì)能為(2.5)非保守力對(duì)系統(tǒng)所做的功為(2.6)利用如
7、下Hamilton公式(2.7)InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021得到系統(tǒng)分布參數(shù)模型(2.8)(2.9)(2.10)其中，(2.11)InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021模型離散化InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021柔性梁的軸向位移和橫向位移被定義為(2.1
8、2)(2.13)其中，(2.14)(2.15)(2.16)(2.17)InstituteofControlTheoryandNavigationTechnology26September2021離散化后的系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型可被寫為考慮阻尼情況下的系統(tǒng)模型為(2.18)(2.19)(2.20)InstituteofCon
