撓性衛(wèi)星的姿態(tài)機(jī)動(dòng)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(yùn)動(dòng)造成了嚴(yán)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(shí)意義。本文以帶單個(gè)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(jī)動(dòng)控制問題進(jìn)行詳細(xì)研究。研究內(nèi)容主要包括帶單個(gè)太陽帆板的撓性衛(wèi)星的數(shù)學(xué)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(biāo)系與非慣性坐標(biāo)系相結(jié)合的混合坐標(biāo)系,物理動(dòng)力學(xué)原理以及模態(tài)分析法對帶單個(gè)太陽帆板的撓性

2、衛(wèi)星建立動(dòng)力學(xué)方程,并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系和定性分析了所建動(dòng)力學(xué)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(jī)動(dòng)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(shè)計(jì)了適合此模型的PD控制器,并進(jìn)行了仿真和分析。然后建立了普通變結(jié)構(gòu)控制器,準(zhǔn)滑模變結(jié)構(gòu)控制器和基于趨近律的變結(jié)構(gòu)控制器,并分別將其應(yīng)用于所建立的撓性衛(wèi)星模型中。通過對上述三類變結(jié)

3、構(gòu)控制器的仿真和PD控制器的對比,分析了各自的特點(diǎn)并詳細(xì)分析了變結(jié)構(gòu)控制律所固有的抖振現(xiàn)象。
　　再次,針對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的不確定性和變結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)控制律相結(jié)合的模糊變結(jié)構(gòu)控制律。目的是結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對撓性衛(wèi)星的姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制。分別設(shè)計(jì)出適應(yīng)所建模型的常規(guī)模糊變結(jié)構(gòu)控制器和基于趨近律的模糊變結(jié)構(gòu)控制器,并對其進(jìn)行了仿真和分析。
　　最后,對本文所研究的帶單個(gè)太陽帆