卫星挠性帆板振动的主动控制

论文摘要

航天器挠性结构振动的主动控制技术是大型航天器姿态控制系统设计的关键技术。本文主要通过建立新型的太阳帆板驱动方式来研究卫星挠性太阳帆板振动的抑制问题,并基于该驱动方式对挠性卫星建模、姿态控制、振动抑制和仿真等展开了深入的研究。内容主要包括以下几个方面:1.综述了挠性卫星动力学和振动抑制方面的国内外研究现状以及发展趋势,研究了相关技术及其特点。2.分析了挠性帆板连接现状以及驱动机构的功能作用,设计出新型的太阳帆板驱动机构。3.对带有单轴驱动挠性太阳帆板及新型挠性太阳帆板驱动机构的卫星建立了简单的数学模型。4.根据控制系统的能控性程度和能观性程度的概念,对具有新旧两种驱动结构的挠性卫星能控性程度和能观性程度进行计算对比,并指出其工程意义。5.对带有单轴驱动挠性太阳帆板及新型挠性太阳帆板驱动机构的卫星分别设计挠性卫星振动控制律,利用Matlab进行仿真分析。对新型驱动机构模式下挠性帆板对称式振动模式设计了控制律并进行仿真。结果表明设计出的新型太阳帆板驱动机构对卫星姿态动力学和控制具有重大影响,能够明显改善卫星姿态控制的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 卫星结构的发展
• 1.1.2 课题研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 卫星动力学国内外研究情况
• 1.2.2 卫星挠性帆板振动抑制的现状
• 1.3 本文的主要内容及章节安排
• 第2章 新型太阳帆板驱动机构设计
• 2.1 目前太阳帆板和驱动机构
• 2.2 新型太阳帆板驱动机构的设计
• 2.2.1 设计考虑
• 2.2.2 设计实现
• 2.3 本章小结
• 第3章 带有挠性太阳帆板的卫星姿态动力学
• 3.1 卫星参考坐标系定义及坐标转换
• 3.1.1 参考坐标系的定义
• 3.1.2 坐标系的转换
• 3.2 卫星物理结构
• 3.3 挠性卫星姿态动力学方程
• 3.3.1 目前驱动机构的挠性卫星姿态动力学
• 3.3.2 含新型驱动机构的的挠性卫星姿态动力学
• 3.4 本章小结
• 第4章 带有挠性帆板卫星的能控能观性程度
• 4.1 能控性程度和能观性程度
• 4.1.1 控制系统的能控性程度和能观性程度
• 4.1.2 挠性卫星的能控性程度和能观性程度
• 4.2 带挠性帆板卫星的能控性程度和能观性程度
• 4.2.1 目前驱动机构的挠性卫星能控性程度和能观性程度
• 4.2.2 新型驱动机构的挠性卫星能控性程度和能观性程度
• 4.3 本章小结
• 第5章 挠性卫星振动控制律设计及仿真
• 5.1 振动控制律设计
• 5.1.1 目前驱动机构的振动控制设计
• 5.1.2 含新型驱动机构的挠性卫星振动控制设计
• 5.2 振动控制仿真
• 5.2.1 目前驱动机构的挠性卫星仿真
• 5.2.2 新型驱动机构的挠性卫星仿真
• 5.2.3 仿真总结
• 5.3 平移运动引起帆板振动的控制
• 5.3.1 目前驱动结构对帆板对称振动的控制
• 5.3.2 新型驱动机构对帆板对称振动的控制
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢