撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)及穩(wěn)定控制算法研究.pdf

1、現(xiàn)代衛(wèi)星常采用典型的中心剛體加輕質(zhì)撓性附件的結(jié)構(gòu)。而剛撓耦合作用的存在會(huì)使衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)激發(fā)撓性附件振動(dòng),撓性附件振動(dòng)反過(guò)來(lái)又影響衛(wèi)星姿態(tài)。為提高姿態(tài)控制性能,撓性附件振動(dòng)問(wèn)題亟待解決。此外,撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出、強(qiáng)耦合、存在不確定性的非線性系統(tǒng)。為完成衛(wèi)星在軌運(yùn)行任務(wù),姿態(tài)控制系統(tǒng)必須具有良好的性能,這就要求姿態(tài)控制算法能夠克服模型參數(shù)不確定性及外在干擾的影響。本文對(duì)撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)及穩(wěn)定控制進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容有:<

2、br>　　 為抑制衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)引起的撓性附件振動(dòng),在撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中引入輸入成形技術(shù)。針對(duì)撓性附件振動(dòng)頻率不確定性,分析了輸入成形器的控制性能。數(shù)值仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的EI(Extra-Insensitive)輸入成形器在不增加脈沖時(shí)間長(zhǎng)度的同時(shí)具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　 針對(duì)存在慣量參數(shù)不確定性及外在持續(xù)干擾的撓性衛(wèi)星大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種撓性衛(wèi)星姿態(tài)自抗擾控制器。用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)估計(jì)慣量參數(shù)不確定性、外在

3、干擾及撓性附件振動(dòng)對(duì)姿態(tài)的影響,并實(shí)時(shí)補(bǔ)償。用非線性狀態(tài)誤差反饋律抑制跟蹤誤差。為抑制大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)引起的撓性附件振動(dòng),提出了一種基于EI輸入成形技術(shù)安排過(guò)渡過(guò)程的方法,既可以減少機(jī)動(dòng)過(guò)程中的撓性附件振動(dòng),又可以抑制機(jī)動(dòng)后的殘余振動(dòng)。仿真結(jié)果表明,所提控制算法能克服參數(shù)攝動(dòng)和外在持續(xù)干擾的影響,具有較強(qiáng)的魯棒性。進(jìn)一步,針對(duì)姿態(tài)角速度信號(hào)不可測(cè)的情況,提出了一種無(wú)角速度反饋的撓性衛(wèi)星姿態(tài)自抗擾控制算法。仿真結(jié)果表明,所提控制算法在具有參