某挠性卫星姿态动力学建模与控制

《某挠性卫星姿态动力学建模与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文某挠性卫星姿态动力学建模与控制DYNAMICMODELINGANDATTITUDECONTROLFORTHEFLEXIBLESATELLITE张志平哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V448.2学校代码：10213国际图书分类号：629.78密级：公开工学硕士学位论文某挠性卫星姿态动力学建模与控制硕士研究生：张志平导师：李顺利教授申请学位：工学硕士学科：飞行器设计所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.2U.D.C:629.78DissertationfortheMast

2、er’sDegreeinEngineeringDYNAMICMODELINGANDATTITUDECONTROLFORTHEFLEXIBLESATELLITECandidate：ZhangZhipingSupervisor：Prof.LiShunliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SpacecraftDesignAffiliation：Dept.ofAstronauticEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institu

3、tion：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要现代航天器越来越呈现出大型化、低刚度、挠性化的特点，在轨运行期间受到环境力矩的作用及进行姿态机动时，容易激发附件长时间持续振动。附件的弹性振动降低天线形状精度，影响有效载荷工作，降低卫星的姿态精度及姿态稳定度。本学位论文以某通信卫星为背景，对卫星的高精度、高稳定度姿态控制进行了深入研究，主要内容有：针对中心刚体加挠性附件此类簇状卫星，基于拉格朗日原理推导了其动力学方程，并针对帆板的简化模型，通过假设模态法与有限元法进行了模态分析及柔性耦合系数的计算。针对卫星附件振动，

4、分别采用正位置反馈及应变速率反馈的方法，设计了基于压电陶瓷的主动振动补偿器并进行了对比，数值仿真结果表明，主动振动补偿器能有效消除卫星动力学的不稳定极点，快速抑制附件的振动。为实现卫星高精度、高稳定度的姿态控制，设计了自抗扰控制器。为了抑制姿态机动过程中附件的振动，结合小角度姿态机动，安排了两段抛物型的姿态角机动路径。通过推导二阶扩张状态观测器（ExtendedStateObserver，简写ESO）的误差运动方程，提出二阶ESO的阻尼比与带宽，从物理意义上说明了ESO的系数与状态误差动态特性的本质关系，提出了ESO系数的配置新方法。通过合理安排过渡过程，采用二阶

5、ESO实现动态补偿线性化，采用非线性反馈的自抗扰控制律能有效补偿不确定扰动，保证姿态机动的快速性、精度及稳定度。结合滑模控制的鲁棒性以及ESO动态补偿不确定干、扰的优越性，设计了基于ESO的滑模变结构控制律。针对陀螺仪失效或稳态运行为延长陀螺仪寿命关闭陀螺仪的问题，设计了三阶ESO估测角速度并进行动态干扰补偿。针对三阶ESO，构造了误差运动方程，从阻尼比及带宽层面分析了其状态误差的动态特性，说明了误差运动的稳定性及收敛性，提出参数配置的具体方法。对控制器的数值仿真结果表明，基于ESO的滑模控制能够达到与自抗扰同样的控制精度。关键词：挠性卫星；自抗扰控制；滑模控制；

6、扩张状态观测器；振动控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractModernspacecraftisincreasinglyshowingthefeaturesoflarge-scale,lowrigidityandlargeflexibility.Inorbitmaneuveringoperationandwheninfluencedbytheenvironmentaltorque,theflexibleappendagesareeasilyexcitedvibration,whichislastforalongtimebecauseofitslow

7、damping.Bothantennashapeaccuracyisreducedandtheplayloadworkisinfluencedbytheelasticvibration，reducingtheaccuracyandstabilityofthesatelliteattitude.Inthisdissertation,thehigh-precision,highstabilityattitudecontrolforacommunicationssatelliteisdeeplystudied,.themaincontentsare:Aclassofcl

8、uster