大挠性航天器分布式协同振动控制技术研究
发布时间：2021-08-18 08:20
随着航天技术的发展,高精度对地定向、对目标跟踪指向、在轨服务等航天任务对航天器的位姿控制能力提出了较高的要求。航天器的挠性附件尺寸也越来越大,大挠性附件的模态频率低,结构阻尼低,一旦振动被激发,衰减十分缓慢,产生的耦合作用力和力矩会降低航天器的位置和姿态的控制精度,甚至导致系统不稳定。挠性结构的振动抑制问题是进一步提升航天器位姿控制效果的关键问题。本文以挠性航天器的振动控制为目标,采用压电元件对挠性结构进行振动抑制,从而提高航天器位姿机动过程的位姿控制精度,主要研究工作如下:针对挠性航天器建模问题,基于哈密顿原理构建了一种全局模态动力学模型,采用统一形式描述了非约束状态下整体的位姿运动和挠性振动,为主动振动控制器设计奠定了模型基础。与约束模态动力学模型相比,全局模态动力学模型计算的非约束模态频率和振型的精度更高,尤其是对小中心刚体-大挠性结构的耦合形式。针对挠性结构的主动振动控制方法,基于分布式振动控制系统结构,结合改进正向位置反馈控制方法（Modified Positive Position Feedback,MPPF）和分布式协同控制方法,提出了一种分布式协同一致改进正向位置反馈控...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
对称模态与反对称模态Fig.1-3Symmetricandanti-symmetricmodes
[50]：图1-5 压电型主动振动控制系统组成Fig. 1- 5 Composition of piezoelectric-based acrtive vibration control system压电陶瓷元件具有压电和逆压电效应，自 1880 年被发现以来，在各个领域广泛应用，第二次世界大战以后，人们开始根据压电效应产生的机理制造压电陶瓷。以 PZT 压电陶瓷的制造为例，PZT 全称为锆钛酸铅陶瓷，是 PbZrO3和 PbTiO3 的固溶体，具有钙钛矿型结构，经过高温烧结后形成的多晶体，其晶格如图 1-4 所示，由于 Ti 和 Zr 原子向一个方向偏移
图1-5 压电型主动振动控制系统组成omposition of piezoelectric-based acrtive vibration con有压电和逆压电效应，自 1880 年被发世界大战以后，人们开始根据压电效应陶瓷的制造为例，PZT 全称为锆钛酸铅，具有钙钛矿型结构，经过高温烧结后由于 Ti 和 Zr 原子向一个方向偏移，单结构就构成了一个个偶极子，刚刚烧结无序的，不具有压电和逆压电效应。此一定强度的电场，偶极子就会按照电场却至居里温度点以下，极化方向固化，压时，由于极化方向一致，离子在电场构形变，称为逆压电效应，此时压电元。反过来，当压电陶瓷受力变形时，离荷，称为压电效应，此时压电元件输出
【参考文献】：
期刊论文
[1]航天器柔性附件对整器固有振动特性影响因素及规律分析[J]. 郭其威,吴松,刘芳,唐国安. 振动与冲击. 2016(06)
[2]卫星微振动及控制技术进展[J]. 孟光,周徐斌. 航空学报. 2015(08)
[3]挠性卫星在轨非约束模态计算研究[J]. 吕旺,向明江,叶文郁,温渊,朱海江. 宇航学报. 2014(04)
[4]航天器姿态机动的自适应鲁棒控制及主动振动抑制[J]. 袁国平,史小平,李隆. 振动与冲击. 2013(12)
[5]压电主动控制在减振和降噪中的应用[J]. 吴昱廷,黄华林,徐俊,史翔,魏晓勇. 压电与声光. 2011(03)
[6]空间智能桁架的传感器作动器位置优化和分散化自适应模糊振动控制[J]. 李东旭,刘望,蒋建平,许睿. 中国科学:技术科学. 2011(05)
[7]智能太阳翼有限元建模与振动控制研究[J]. 蒋建平,李东旭. 动力学与控制学报. 2009(02)
[8]改进型正位置反馈/变结构卫星姿态主动控制[J]. 胡庆雷,马广富. 振动工程学报. 2007(04)
[9]挠性航天器姿态机动的变结构主动振动抑制[J]. 胡庆雷,刘亚秋,马广富. 控制理论与应用. 2007(03)
[10]压电陶瓷驱动器蠕变特性的研究[J]. 范伟,余晓芬. 仪器仪表学报. 2006(11)
博士论文
[1]挠性航天器刚柔耦合动力学建模与姿态控制技术的研究[D]. 李崔春.北京理工大学 2014
[2]压电陶瓷叠堆执行器及其系统的迟滞现象模拟、线性化及控制方法的研究[D]. 朱炜.重庆大学 2012
[3]层合压电智能结构振动主动控制数值模拟及其优化[D]. 钱锋.合肥工业大学 2011
本文编号：3349558
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
对称模态与反对称模态Fig.1-3Symmetricandanti-symmetricmodes
[50]：图1-5 压电型主动振动控制系统组成Fig. 1- 5 Composition of piezoelectric-based acrtive vibration control system压电陶瓷元件具有压电和逆压电效应，自 1880 年被发现以来，在各个领域广泛应用，第二次世界大战以后，人们开始根据压电效应产生的机理制造压电陶瓷。以 PZT 压电陶瓷的制造为例，PZT 全称为锆钛酸铅陶瓷，是 PbZrO3和 PbTiO3 的固溶体，具有钙钛矿型结构，经过高温烧结后形成的多晶体，其晶格如图 1-4 所示，由于 Ti 和 Zr 原子向一个方向偏移
图1-5 压电型主动振动控制系统组成omposition of piezoelectric-based acrtive vibration con有压电和逆压电效应，自 1880 年被发世界大战以后，人们开始根据压电效应陶瓷的制造为例，PZT 全称为锆钛酸铅，具有钙钛矿型结构，经过高温烧结后由于 Ti 和 Zr 原子向一个方向偏移，单结构就构成了一个个偶极子，刚刚烧结无序的，不具有压电和逆压电效应。此一定强度的电场，偶极子就会按照电场却至居里温度点以下，极化方向固化，压时，由于极化方向一致，离子在电场构形变，称为逆压电效应，此时压电元。反过来，当压电陶瓷受力变形时，离荷，称为压电效应，此时压电元件输出
【参考文献】：
期刊论文
[1]航天器柔性附件对整器固有振动特性影响因素及规律分析[J]. 郭其威,吴松,刘芳,唐国安. 振动与冲击. 2016(06)
[2]卫星微振动及控制技术进展[J]. 孟光,周徐斌. 航空学报. 2015(08)
[3]挠性卫星在轨非约束模态计算研究[J]. 吕旺,向明江,叶文郁,温渊,朱海江. 宇航学报. 2014(04)
[4]航天器姿态机动的自适应鲁棒控制及主动振动抑制[J]. 袁国平,史小平,李隆. 振动与冲击. 2013(12)
[5]压电主动控制在减振和降噪中的应用[J]. 吴昱廷,黄华林,徐俊,史翔,魏晓勇. 压电与声光. 2011(03)
[6]空间智能桁架的传感器作动器位置优化和分散化自适应模糊振动控制[J]. 李东旭,刘望,蒋建平,许睿. 中国科学:技术科学. 2011(05)
[7]智能太阳翼有限元建模与振动控制研究[J]. 蒋建平,李东旭. 动力学与控制学报. 2009(02)
[8]改进型正位置反馈/变结构卫星姿态主动控制[J]. 胡庆雷,马广富. 振动工程学报. 2007(04)
[9]挠性航天器姿态机动的变结构主动振动抑制[J]. 胡庆雷,刘亚秋,马广富. 控制理论与应用. 2007(03)
[10]压电陶瓷驱动器蠕变特性的研究[J]. 范伟,余晓芬. 仪器仪表学报. 2006(11)
博士论文
[1]挠性航天器刚柔耦合动力学建模与姿态控制技术的研究[D]. 李崔春.北京理工大学 2014
[2]压电陶瓷叠堆执行器及其系统的迟滞现象模拟、线性化及控制方法的研究[D]. 朱炜.重庆大学 2012
[3]层合压电智能结构振动主动控制数值模拟及其优化[D]. 钱锋.合肥工业大学 2011
本文编号：3349558
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