撓性多體衛(wèi)星姿態(tài)控制方法研究.pdf

1、衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)是衛(wèi)星系統(tǒng)中最重要的一個(gè)分系統(tǒng)之一，隨著衛(wèi)星發(fā)展越來(lái)越快，科學(xué)任務(wù)的增多，衛(wèi)星天線等撓性附件隨之增多?，F(xiàn)代衛(wèi)星的典型特征就是撓性多體特性，一顆衛(wèi)星往往由帆板、天線以及儲(chǔ)箱組成。各附件的撓性頻率較為集中，當(dāng)天線進(jìn)行指向運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)引起撓性附件振動(dòng)，因此需要對(duì)撓性多體衛(wèi)星進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和控制研究，采用控制器設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的抑制和星體姿態(tài)的控制。
　　本文首先根據(jù)中繼衛(wèi)星的特點(diǎn)建立了中繼動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)方程，并針對(duì)帆板振動(dòng)影

2、響、天線轉(zhuǎn)動(dòng)影響和液體晃動(dòng)影響做了動(dòng)力學(xué)特性分析，結(jié)果表明，在無(wú)控狀態(tài)下帆板和液體晃動(dòng)對(duì)星本體的姿態(tài)影響非常小，但在高精度指向時(shí)仍需進(jìn)行抑制。接著采用常規(guī)PID（PID Proportional，Integrated，Difference）控制設(shè)計(jì)思想，簡(jiǎn)化了動(dòng)力學(xué)方程，采用兩級(jí)控制，解耦了天線轉(zhuǎn)動(dòng)控制和星體姿態(tài)控制。仿真結(jié)果表明，采用PID控制能較好地實(shí)現(xiàn)天線回掃控制，但是姿態(tài)穩(wěn)定速度慢，角速度振動(dòng)幅度大。第三，針對(duì)姿態(tài)穩(wěn)定速度問(wèn)題，

3、采用滑?？刂破鲗?shí)現(xiàn)了對(duì)多體衛(wèi)星的姿態(tài)控制，從控制結(jié)果來(lái)看，采用滑?？刂破鳎渥藨B(tài)穩(wěn)定快速性優(yōu)于PID控制結(jié)果，但天線振動(dòng)抑制不太理想，這是由于天線控制仍采用的是 PD（PD Proportional，Diffe renc e）控制。第四，針對(duì)天線控制存在抖振的問(wèn)題，本文研究了模糊滑?？刂?，采用模糊控制思想將滑模控制器輸出量進(jìn)行了柔化，減弱了滑模面切換時(shí)引起的天線振動(dòng)。仿真結(jié)果表明，采用模糊滑模控制器明顯優(yōu)于常規(guī)滑?？刂破?，天線振動(dòng)被抑制