基于變參數(shù)模型的太陽(yáng)帆板衛(wèi)星姿態(tài)控制研究.pdf

1、縱觀現(xiàn)如今的航天技術(shù)飛速發(fā)展，不僅衛(wèi)星有效載荷對(duì)能源的需求越來(lái)越大，而且衛(wèi)星的姿態(tài)機(jī)動(dòng)精度、穩(wěn)定度、機(jī)動(dòng)時(shí)間等都提出了更高的要求。所以，如何提高太陽(yáng)能帆板能量的轉(zhuǎn)化效率，如何處理好帶撓性太陽(yáng)帆板衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)和撓性結(jié)構(gòu)之間的耦合顯得至關(guān)重要。在這種背景下，本文從多角度出發(fā)，對(duì)帶太陽(yáng)帆板撓性衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)帆板對(duì)日定向的控制問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致的研究。
　　本文首先研究了撓性衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型和帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，并且考慮了帆板驅(qū)

2、動(dòng)和系統(tǒng)不確定性引起的干擾，建立了帶撓性太陽(yáng)帆板衛(wèi)星的變參數(shù)模型。針對(duì)帶太陽(yáng)能帆板的撓性衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定的問(wèn)題和太陽(yáng)帆板對(duì)日定向過(guò)程中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)帆板的問(wèn)題，提出了一種基于輸出反饋的PD控制方法，并證明了該控制律在李雅普諾夫意義下穩(wěn)定。以GOES-8號(hào)靜止軌道氣象衛(wèi)星為仿真研究對(duì)象，利用其公布的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，仿真表明：在PD控制作用下，帆板轉(zhuǎn)速存在明顯振蕩，不能滿足帆板平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)的要求。然后，針對(duì)這一問(wèn)題，本文又提出了一種復(fù)合控制的方法。衛(wèi)

3、星姿態(tài)穩(wěn)定采用的是滑模變結(jié)構(gòu)控制，以其對(duì)外部擾動(dòng)和參數(shù)攝動(dòng)引起的不確定性具有魯棒性等優(yōu)點(diǎn)來(lái)應(yīng)對(duì)帆板驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)不確定性引起的干擾，并且還設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)自適應(yīng)電流補(bǔ)償控制器用來(lái)抵消帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦力矩和諧波力矩影響。同樣以GOES-8號(hào)衛(wèi)星為仿真研究對(duì)象，進(jìn)行了三組仿真對(duì)比，分別是姿態(tài)滑模變結(jié)構(gòu)+驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自適應(yīng)；姿態(tài)PD+驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自適應(yīng)；姿態(tài)滑模變結(jié)構(gòu)+驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)PD，驗(yàn)證了滑模變結(jié)構(gòu)+驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的有效性，很明顯地提高了衛(wèi)星姿態(tài)控