基于壓電元件的帆板振動(dòng)抑制控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析.pdf

1、隨著航天探索的不斷深入，對(duì)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(duì)地定向和深空觀測(cè)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(dòng)擾動(dòng)等。在這種需求背景下，撓性附件的動(dòng)力學(xué)特性，特別是撓性附件振動(dòng)對(duì)航天器本體的擾動(dòng)顯得尤為重要，為了提高航天器姿態(tài)控制精度，需要對(duì)撓性附件的動(dòng)力學(xué)深入地分析，研究撓性附件對(duì)航天器姿態(tài)控制等的耦合影響，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)撓性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)抑制。
　　振

2、動(dòng)抑制可以采用被動(dòng)或主動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)。被動(dòng)振動(dòng)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(jī)動(dòng)控制策略，減小對(duì)撓性附件的激勵(lì)。被動(dòng)振動(dòng)抑制的效率很有限，為此，人們提出了主動(dòng)振動(dòng)抑制的方法。采用主動(dòng)振動(dòng)抑制時(shí)，需要在撓性附件上安裝作動(dòng)器和傳感器，通過傳感器敏感撓性附件的變形，通過作動(dòng)器去消除或減小撓性附件的變形，從而達(dá)到對(duì)撓性附件振動(dòng)控制的目的。
　　基于壓電元件的撓性結(jié)構(gòu)振動(dòng)抑制技術(shù)已有許多理論研究，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，

3、但試驗(yàn)采用的結(jié)構(gòu)基頻均較高，而針對(duì)低頻的大撓性結(jié)構(gòu)的振動(dòng)抑制技術(shù)研究較少。本文針對(duì)太陽能電池板等大撓性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建立了簡(jiǎn)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(jì)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?cái)嗄B(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(shí)現(xiàn)整板的振動(dòng)抑制，設(shè)計(jì)了新的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了基于正向位置反饋控制器（PPF）的振動(dòng)抑制控制系