旋轉(zhuǎn)式太陽帆姿態(tài)動力學建模與控制.pdf

1、旋轉(zhuǎn)式太陽帆航天器是一種不同于傳統(tǒng)類型的新型太陽帆，它不需要剛體結(jié)構(gòu)支撐帆面，在太空中借助太陽帆自旋提供的離心力展開帆面并維持帆面平整，可以在發(fā)射前折疊包裝成較小的體積，在太陽帆研究中具有十分重要的意義。旋轉(zhuǎn)式太陽帆成功實現(xiàn)應用需要解決其帆面在軌展開、在軌姿態(tài)控制及柔性帆面振動抑制三個技術(shù)難點。本文將在現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式太陽帆研究基礎(chǔ)上，針對以上三個方面展開研究。
　　對于旋轉(zhuǎn)式太陽帆帆面展開問題，本文采用兩步展開法展開旋轉(zhuǎn)式太陽帆帆面，

2、主要研究了在展開過程中起到?jīng)Q定性作用的第一步展開的太陽帆動力學特性。從分析其物理模型出發(fā)，建立了太陽帆帆面第一步展開的動力學模型。此外，文中采用改進的MK控制律，利用數(shù)值仿真成功驗證了旋轉(zhuǎn)式太陽帆的第一步展開。
　　對于旋轉(zhuǎn)式太陽帆的姿態(tài)角控制問題，本文采用了變反射率及傳統(tǒng)的反作用噴氣兩種控制策略。由于上述兩種控制策略的控制力矩作用在太陽帆航天器上的位置不同，文中分別建立了其對應的太陽帆姿態(tài)角控制動力學模型，并進一步采用粒子群優(yōu)化

3、控制和線性二次型最優(yōu)控制仿真實現(xiàn)了太陽帆對最優(yōu)目標姿態(tài)角的漸近跟蹤。
　　對于旋轉(zhuǎn)式太陽帆帆面振動問題，本文從薄膜帆面振動機理出發(fā)，建立了旋轉(zhuǎn)式太陽帆帆面振動動力學模型。然后針對該模型中狀態(tài)量完全可測的情況下，設(shè)計了線性二次型最優(yōu)控制器抑制太陽帆帆面振動;在考慮太陽帆航天器執(zhí)行機構(gòu)輸出飽和的情況下，設(shè)計了輸入受限抗飽和控制器抑制太陽帆帆面振動;在考慮太陽帆帆面振動模型只有部分狀態(tài)可測的情況下，設(shè)計了輸出反饋控制器抑制帆面振動。針對