航天器柔性太阳翼最优PPF主动振动抑制方法

发布时间：2021-07-31 01:16

　　针对采用可变速控制力矩陀螺（VSCMG）进行柔性太阳翼振动抑制问题,提出一种基于求解非光滑H∞综合问题的最优参数正位置反馈（PPF）控制方法。首先,建立考虑VSCMG和柔性太阳翼耦合的振动模型,得到了线性化的约束陀螺柔性板动力学模型,基于同位控制思想推导了以角度陀螺为测量装置的约束陀螺柔性板全阶状态空间模型。针对被控对象特性,确定最优PPF控制器的结构构型和待优化参数。进而,通过对约束陀螺柔性板全阶状态空间模型进行降阶、修正和加权处理,将PPF控制器参数优化问题转化为在PPF控制器构型约束条件下的非光滑H∞综合问题,并应用一阶下降算法进行寻优求解,实现最优PPF控制器的设计。该方法能够实现对各阶陀螺模态的独立控制,在保证快速性和鲁棒性的前提下,实现最优PPF参数的稳定高效求解。仿真结果表明,所提出的最优PPF控制方法能够快速、鲁棒地实现航天器柔性太阳翼的主动振动抑制。 

【文章来源】：宇航学报. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

带有VSCMG的柔性太阳翼航天器结构示意图

图1 带有VSCMG的柔性太阳翼航天器结构示意图图2(b)描述了用于约束陀螺柔性板构型建模的相关坐标系定义。以其约束端中间点Ob为原点,建立陀螺柔性板的体坐标系Fb,xb沿约束边缘,yb在未变形柔性板平面内垂直于xb,zb垂直于未变形柔性板平面,与xb和yb满足右手定则。

PPF控制方法的基本原理是基于广义的结构位置输出量测量生成用于抑制结构振动的广义力控制指令。这种广义位置输出量和对应的广义力控制量,既可以是平移位移量与对应的力,也可以是转动位移量与对应的力矩。PPF控制方法本质上是一种二阶补偿器,它将测量得到的结构位置信息输入二阶滤波器,再将二阶滤波器的输出信号保持正号的反馈给结构,是一种典型的正反馈控制。PPF控制结构图如下图所示。对于本文研究的约束陀螺柔性体板振动控制问题,应用PPF控制方法进行控制器设计所选取的广义位置输出量为柔性体角位移,对应的广义力控制量为VSCMG输出的陀螺力矩。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3312476