基于壓電元件的帆板振動抑制控制系統(tǒng)設(shè)計與實驗分析.pdf

1、隨著航天探索的不斷深入，對航天器的大型化和輕質(zhì)化不斷提出新的要求，太陽翼、天線等呈現(xiàn)越來越多的柔性；另一方面，高精度的對地定向和深空觀測等應(yīng)用需求又要求航天器具有高的姿態(tài)控制精度、小的振動擾動等。在這種需求背景下，撓性附件的動力學(xué)特性，特別是撓性附件振動對航天器本體的擾動顯得尤為重要，為了提高航天器姿態(tài)控制精度，需要對撓性附件的動力學(xué)深入地分析，研究撓性附件對航天器姿態(tài)控制等的耦合影響，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)對撓性結(jié)構(gòu)的振動抑制。
　　振

2、動抑制可以采用被動或主動的方式實現(xiàn)。被動振動抑制通過改善材料、結(jié)構(gòu)提高撓性附件的剛度，或者通過改變姿態(tài)機動控制策略，減小對撓性附件的激勵。被動振動抑制的效率很有限，為此，人們提出了主動振動抑制的方法。采用主動振動抑制時，需要在撓性附件上安裝作動器和傳感器，通過傳感器敏感撓性附件的變形，通過作動器去消除或減小撓性附件的變形，從而達(dá)到對撓性附件振動控制的目的。
　　基于壓電元件的撓性結(jié)構(gòu)振動抑制技術(shù)已有許多理論研究，并進(jìn)行了試驗驗證，

3、但試驗采用的結(jié)構(gòu)基頻均較高，而針對低頻的大撓性結(jié)構(gòu)的振動抑制技術(shù)研究較少。本文針對太陽能電池板等大撓性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建立了簡化的撓性層疊板有限元模型，根據(jù)應(yīng)變最大準(zhǔn)則設(shè)計了貼片方式和貼片位置；確定了由壓電執(zhí)行器到壓電傳感器的結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)形式及存在截斷模態(tài)下的傳遞函數(shù)形式，使用最小二乘非線性優(yōu)化的方法獲得了結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)；根據(jù)結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)，為了實現(xiàn)整板的振動抑制，設(shè)計了新的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了基于正向位置反饋控制器（PPF）的振動抑制控制系