利用輸入整形與PD(比例微分)控制相結(jié)合的主動振動控制策略,在保證航天器完成三軸姿態(tài)機動的同時抑制太陽帆板的振動。首先,基于角動量定律和拉格朗日法建立了帶撓性太陽帆板航天器的動力學模型。然后,在動力學模型的基礎上,采用PD控制作為航天器三軸姿態(tài)機動的控制策略,利用撓性太陽帆板各階模態(tài)的固有頻率和阻尼比得到系統(tǒng)的輸入整形器,對原始姿態(tài)機動的脈沖進行輸入整形前饋控制,以抑制太陽帆板各階模態(tài)的振動。仿真結(jié)果表明:兩種輸入整形方法均能抑制太陽帆板的振動,ZV(零殘余振動)輸入整形器簡單且脈沖數(shù)量少,輸入時間較短,但對于參數(shù)攝動以及輸入的微小誤差比較敏感,抑制振動的效果難以滿足零殘余振動的標準;ZVD(微分零殘余振動)輸入整形器脈沖數(shù)量較多,具有一定量的延時,但更為高效,魯棒性強,能夠極大地抑制撓性太陽帆板的殘余振動,縮短航天器的機動穩(wěn)定時間,且整個機動過程更加平穩(wěn)。

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【部分圖文】：

圖1航天器簡化模型Fig.1Spacecraftsimplifiedmodel

采用輸入整形技術結(jié)合輸出反饋變結(jié)構(gòu)控制；以解決撓性航天器的大角度機動控制問題。以上所述學者的工作大多是圍繞航天器單軸姿態(tài)機動所開展的，而本文針對帶太陽帆板的航天器三軸姿態(tài)機動，利用輸入整形技術對三軸姿態(tài)機動產(chǎn)生的太陽帆板振動進行抑制。通過數(shù)值仿真對比各個軸未整形和整形后的航天器姿....

圖2脈沖卷積原理Fig.2Principleofpulseconvolution

第1期倪韻竹，等：航天器太陽帆板振動抑制的輸入整形方法研究295理設計這些脈沖的大小及時間可消除殘余振動[19]。其原理是將一般命令信號與一系列的脈沖卷積以產(chǎn)生導致零殘余振動的整形命令。輸入整形的原理如圖2和圖3所示。圖2脈沖卷積原理Fig.2Principleofpulseco....

圖4ZV輸入整形脈沖Fig.4ZVinputshapingpulse對應三階模態(tài)的ZVD輸入整形矩陣由式(13)

87330.0130根據(jù)表1的參數(shù)，由式(12)可求出帆板三階模態(tài)對應的ZV輸入整形矩陣，即一階模態(tài)為110.50440.495604.0901At(17a)二階模態(tài)為220.50680.493202.8463At(17b)三階模態(tài)為330.50100.499001.2322At....

圖5ZVD輸入整形脈沖Fig.5ZVDinputshapingpulse圖4和圖5所展示的脈沖圖為ZV和ZVD整形

齔迦繽?4所示。圖4ZV輸入整形脈沖Fig.4ZVinputshapingpulse對應三階模態(tài)的ZVD輸入整形矩陣由式(13)求出。一階模態(tài)為110.25440.50000.245604.09018.1803At(18a)二階模態(tài)為220.25680.49990.243302.....

本文編號：3921466