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年第期控制工程
⑤挠性结构振动特性测试
一
及振动抑制仿真试验研究
李季苏牟小刚周军吴宏鑫
、
北京控制工程研究所
:、
本文叙述挠性结构振动特性测试的结果,以厦用变结构主方
法进行挠性结构卫星振动抑制和大角度机动仿真试验的结果。
主题词兰些墨竺皇型扳动试
一
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现代卫星的一个特点是具有大型挠性结构,其最常见的形式是刚体卫星主体附带有诸如
大阿积太阳帆板、大型灭线等挠性结构挠性结构卫星具有结构大、刚度低、
需要很高的姿态定位和调整精度,这就要求我们忏展针对挠性结构星的理论研究,提出动

段为了获得各种基本数据,提供精确的模型和控制参数,研究挠性结构对刚性卫星主体的影
响,以及探讨各种干扰对挠性结构卫星工作状态带来的问题,进行硬件模型地面物理仿真,足
当前的一个重要课题。
我们经过一年多的努力,首先完成了挠性功能模板的设计加工,利用卫星仿真中心全物理
仿真实验室三轴气浮台研制了必要的设备,完成了挠性功能模板物理特性测试,并取得了动
力学仿真试验的初步结果随后,进一步研制了以小惯量单轴气浮台为刚性主体的挠性结构
卫星物理仿真系统,并进行了挠性结构卫星硬件模型地面物理仿真和闭路控制实验。
本文主要叙述挠性结构振动特性测试的结果,以及用变结构控制方法进行振动抑制和大
角度机动仿真试验的结果,与针对本试验系统的数学仿真结果相比较,可以验证系统动力学
模型的正确。
二、挠性结构卫星物理仿真系统
将专门设计的仿真单翼或双翼太阳帆板的挠性功能模板固支在单轴气浮台上,由气浮台
玲气喷嘴产生驱动力矩,使单轴气浮台产生转动,在剐性台体产,￡大角度运动的同时,也激
发了挠性功能模板的振动。用测振装置可实时测得板的振型,可进行挠性锚构卫星动力学验
模仿真,还可由台控制系统如反作州轮系统进行带有挠性结构卫星控制系统物理仿
真,以验证挠性板振动抑制与控制方案自缸确性。
单轴气浮台挠性结构动力学仿真试验系统如图所示
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控制工程
气浮台搭载台上技术系统和仿真控制系
统之后,刚性主体转动惯量为· 左
有挠性功能模板对气浮台垂直轴的转动
惯量大约为· 。为更接近实际应用卫

量之比,使其振动后对中心刚体有较大的耦
台作用,试验装置采用移动挠性板相对于垂
直轴固定支点位置的办法,调节范围为
~ 这样挠性板相应垂直轴的转
动惯量在.· 到.· 之间图单轴气浮台挠性结构动力学
该系统配置如下: 仿真试验装置
①单轴气浮台:用于仿真刚体卫星主体。
· 台体搭载后总质量约;
· 台体搭载后转动惯量约· ;
· 最终干扰力矩小于×· 。
②挠性功能模板:用于仿真卫星太阳帆板、天线等挠性附件采用宽度为,厚度为
长度为的铝台金板,其杨式模量为.×
③冷气喷气装置:由高压气瓶组、减压阔、正反向冷气喷嘴及相应电磁闽和控制线路组
成可由地面控制台选择~啦宽度的正反喷气脉冲,所产生的控制力矩可在.~
之问:
④陀螺测角速度装置:用于气浮台