基于壓電元件的帆板振動抑制控制系統(tǒng)設計與實驗分析.pdf

1、隨著航天探索的不斷深入，對航天器的大型化和輕質化不斷提出新的要求，太陽翼、天線等呈現越來越多的柔性；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，在此基礎上實現對撓性結構的振動抑制。
　　振

2、動抑制可以采用被動或主動的方式實現。被動振動抑制通過改善材料、結構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，從而達到對撓性附件振動控制的目的。
　　基于壓電元件的撓性結構振動抑制技術已有許多理論研究，并進行了試驗驗證，

3、但試驗采用的結構基頻均較高，而針對低頻的大撓性結構的振動抑制技術研究較少。本文針對太陽能電池板等大撓性結構進行分析，建立了簡化的撓性層疊板有限元模型，根據應變最大準則設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構傳遞函數形式及存在截斷模態(tài)下的傳遞函數形式，使用最小二乘非線性優(yōu)化的方法獲得了結構傳遞函數；根據結構傳遞函數，為了實現整板的振動抑制，設計了新的控制系統(tǒng)結構，設計了基于正向位置反饋控制器（PPF）的振動抑制控制系