文档介绍：挠性航天器的姿态控制
及振动抑制研究
报告人:通雁辉
指导教师:井元伟教授
12/1/2017
Institute of Control Theory and Navigation Technology 01 December 2017
挠性航天器的滑模控制器设计
绪论
挠性航天器的数学模型
基于滑模观测器的控制器设计
结论与展望
绪论
Institute of Control Theory and Navigation Technology 01 December 2017
课题研究背景及意义
随着航天航天技术的不断发展,航天器的结构变得越来越复杂,由过去对多刚体系统的研究,发展到对刚柔耦合系统的研究,再到对挠性多体系统的研究。在对挠性航天器的控制研究中主要涉及到以下两个问题:
姿态控制问题:
将挠性航天器从一种位姿控制到另一种位姿。准确划分又可分为姿态机动和姿态稳定问题。
振动抑制问题:
在挠性航天器姿态控制过程中,抑制挠性附件的结构振动,减小振动对姿态控制的影响。
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挠体建模理论研究现状
挠体建模过程主要包括:坐标系的选取、系统结构的描述、模化方法的确定、建模原理的选择等。
常用模化方法:分布参数法、离散坐标法、混合坐标法。
常用建模原理:
向量力学法:Newton-Euler 。
分析力学法:Hamilton原理、Lagrange方程、Kane方法等。
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挠体控制理论研究现状
被动振动控制
以减振垫、约束阻尼结构等为代表的控制方法,特点是结构简单,易于实现,经济性好,可靠性高,但控制性能小和灵活性差。
主动振动控制
主要是利用智能材料作为传感器和作动器,基于现代控制理论,对系统振动进行有效控制。特点是控制效果好、适应性强,但需要消耗能量、有时可靠性难于保证。
主被动一体化振动控制
Institute of Control Theory and Navigation Technology 01 December 2017
Institute of Control Theory and Navigation Technology 01 December 2017
滑模变结构控制理论
考虑系统
设计控制律为
其中,
系统、和的相轨迹如下图所示,
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滑模变结构控制三要素:存在性、可达性、稳定性。
滑模变结构控制运动:趋近运动、和滑动模态运动。
滑模变结构控制的优点:完全鲁棒性、模型降阶。
挠性航天器的数学模型
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本文基于Hamilton原理,利用假设模态离散化方法对系统进行建模,中心-。
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中心-梁系统结构模型
柔性梁形变描述