航天器太阳帆板振动抑制的输入整形方法研究

发布时间：2024-03-07 05:39

　　利用输入整形与PD(比例微分)控制相结合的主动振动控制策略,在保证航天器完成三轴姿态机动的同时抑制太阳帆板的振动。首先,基于角动量定律和拉格朗日法建立了带挠性太阳帆板航天器的动力学模型。然后,在动力学模型的基础上,采用PD控制作为航天器三轴姿态机动的控制策略,利用挠性太阳帆板各阶模态的固有频率和阻尼比得到系统的输入整形器,对原始姿态机动的脉冲进行输入整形前馈控制,以抑制太阳帆板各阶模态的振动。仿真结果表明:两种输入整形方法均能抑制太阳帆板的振动,ZV(零残余振动)输入整形器简单且脉冲数量少,输入时间较短,但对于参数摄动以及输入的微小误差比较敏感,抑制振动的效果难以满足零残余振动的标准;ZVD(微分零残余振动)输入整形器脉冲数量较多,具有一定量的延时,但更为高效,鲁棒性强,能够极大地抑制挠性太阳帆板的残余振动,缩短航天器的机动稳定时间,且整个机动过程更加平稳。

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【部分图文】：

图1航天器简化模型Fig.1Spacecraftsimplifiedmodel

采用输入整形技术结合输出反馈变结构控制；以解决挠性航天器的大角度机动控制问题。以上所述学者的工作大多是围绕航天器单轴姿态机动所开展的，而本文针对带太阳帆板的航天器三轴姿态机动，利用输入整形技术对三轴姿态机动产生的太阳帆板振动进行抑制。通过数值仿真对比各个轴未整形和整形后的航天器姿....

图2脉冲卷积原理Fig.2Principleofpulseconvolution

第1期倪韵竹，等：航天器太阳帆板振动抑制的输入整形方法研究295理设计这些脉冲的大小及时间可消除残余振动[19]。其原理是将一般命令信号与一系列的脉冲卷积以产生导致零残余振动的整形命令。输入整形的原理如图2和图3所示。图2脉冲卷积原理Fig.2Principleofpulseco....

图4ZV输入整形脉冲Fig.4ZVinputshapingpulse对应三阶模态的ZVD输入整形矩阵由式(13)

87330.0130根据表1的参数，由式(12)可求出帆板三阶模态对应的ZV输入整形矩阵，即一阶模态为110.50440.495604.0901At(17a)二阶模态为220.50680.493202.8463At(17b)三阶模态为330.50100.499001.2322At....

图5ZVD输入整形脉冲Fig.5ZVDinputshapingpulse图4和图5所展示的脉冲图为ZV和ZVD整形

龀迦缤?4所示。图4ZV输入整形脉冲Fig.4ZVinputshapingpulse对应三阶模态的ZVD输入整形矩阵由式(13)求出。一阶模态为110.25440.50000.245604.09018.1803At(18a)二阶模态为220.25680.49990.243302.....

本文编号：3921466