撓性衛(wèi)星的姿態(tài)機動控制方法研究.pdf

1、目前航天器上的撓性附件如太陽帆板、撓性天線等越來越多。這些附件對中心剛體的姿態(tài)及運動造成了嚴重的影響。因此研究這一類航天器的姿態(tài)控制問題具有重要的現(xiàn)實意義。本文以帶單個太陽帆板的撓性衛(wèi)星為研究對象對撓性衛(wèi)星的姿態(tài)機動控制問題進行詳細研究。研究內容主要包括帶單個太陽帆板的撓性衛(wèi)星的數(shù)學建模問題、姿態(tài)控制問題以及姿態(tài)穩(wěn)定問題。
　　首先,采用慣性坐標系與非慣性坐標系相結合的混合坐標系,物理動力學原理以及模態(tài)分析法對帶單個太陽帆板的撓性

2、衛(wèi)星建立動力學方程,并將其轉化為標準狀態(tài)空間方程的形式。定量分析了中心剛體與太陽帆板之間的耦合關系和定性分析了所建動力學模型中存在的模型及參數(shù)的不確定性問題。
　　其次,針對撓性衛(wèi)星的姿態(tài)機動和姿態(tài)穩(wěn)定問題首先采用了目前航天器控制中常用的PID控制律,設計了適合此模型的PD控制器,并進行了仿真和分析。然后建立了普通變結構控制器,準滑模變結構控制器和基于趨近律的變結構控制器,并分別將其應用于所建立的撓性衛(wèi)星模型中。通過對上述三類變結

3、構控制器的仿真和PD控制器的對比,分析了各自的特點并詳細分析了變結構控制律所固有的抖振現(xiàn)象。
　　再次,針對系統(tǒng)動力學模型中的不確定性和變結構控制律存在抖振的問題,提出了采用模糊控制這一智能控制方法與變結構控制律相結合的模糊變結構控制律。目的是結合兩者的優(yōu)點來實現(xiàn)對撓性衛(wèi)星的姿態(tài)機動控制。分別設計出適應所建模型的常規(guī)模糊變結構控制器和基于趨近律的模糊變結構控制器,并對其進行了仿真和分析。
　　最后,對本文所研究的帶單個太陽帆