挠性卫星MIMO系统PWPF姿态机动控制

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1、哈尔滨is业人学1_学硕_1:学位论文摘要现代空间飞行器的有效载荷越来越先进，结构也越来越复杂，因此对其姿态控制系统提出了更高的要求。本文针对飞行器的这一特点，以某新型对地观测卫星的姿态机动控制系统为对象，提出了一种将输入成型技术结合脉冲调宽调频调制器使用的控制策略，旨在改善姿态机动控制系统的性能以达到在机动过程中短时间内满足姿态控制精度要求。本文首先介绍了飞行器所带挠性附件的弹性振动对控制系统的影响。接下来分别就喷气脉冲调制器及输入成型法各自的发展及目前国内外的应用情况作了简单的介绍。在论文的第z章中，针对一类卫星的姿态

2、控制动力学模型导出了系统的开环逆和正传递函数矩阵的算法，获得了该多输入输出系统的开环零极点分布的概念和算法。并用INA法分析了该M工MO系统的对角占优性，提出了分别对主轴进行分析设计的控制策略。第3章对闭环系统的执行机构—PWPF脉冲调制器的动静态特性进行了仔细的分析研究，得到了直接影响其输出特性的特征参数的推荐使用范围，并用不同的描述函数对该非线性环节进行了定义，建立了描述函数的不确定区域。在前述工作的基础上，论文的第4章采用主轴控制策略分别以传递函数矩阵的主对角元为对象设计了PD控制器，结合执行机构的不同的描述函数定义

3、及控制对象有惯量摄动的情况深入讨论了系统在干扰力矩下的内环稳定性问题，并以三轴祸合模型的数值仿真进行了稳定性验证，定性分析了含有I'M"调制器这一非线性环节的闭环系统中影响姿态控制精度的决定性因素。为了在短时间内消除系统的残留振动，本文的最后一部分分析了控制系统的前置补偿器一一输入成型器的设计方法。分别用独立法和直接法设计了抑制多模态残留振动的成型器，并结合本文的控制对象进行了数值仿真，分析了输入成型技术的有效性并比较了不同方法设计的成型器优缺点。关键词多输入输出系统;姿态机动控制;调频调宽调制器:描述函数法:输入成型哈尔

4、滨工业人学工学硕士学位论文AbstractWithmoreandmoreadvancedloads,modernspacecraft'sconfigurationbecomesmoreandmorecomplexandthenahigherrequirementofatitudecontrolsystemisneeded.Consideringthefeaturesofmodernspacecraft,inthispaperanewmethodthatintegratesaPulse-WidthPulse-Frequenc

5、ymodulatorwithaninputshaperwaspresentedtoimprovetheattitudemaneuvercontrolsystemofcertainearthobservationsatellite,whichcanmeettheattitudecontrolprecisionduringstationkeepinginashortertime.Inthechapter1,effectofflexibleappendagesonthespacecraftbodyisanalyzedfirstl

6、y.ThenthedevelopmentandapplicationinChineseandothercountriesaboutthePWPFmodulatorandtheinputshapingtechniquewasintroducedindividually.Inchapter2ofthisdissertation,thealgorithmofcontrolmodeltransferandinverse-transferfunctionmatrixwasderivedfromtheclassicalhybridco

7、ordinateequation.FurtherstudiesontheconceptionandalgorithmofthearguedMIMOsystem'szerosandpolesaredone.AndthenINAmethodisemployedtoverifythedominantdiagonalcharacteristicoftheMIMOsystem,basedonwhichtheprincipalaxiscontrolstrategyisproposed.Inchapter3theactuatorofth

8、eclosed-loopsystem-PWPFmodulatorisinvestigateddeeplyonitsstaticanddynamiccharacteristic.Thuswegettherecommendedsettingparametersthatdecidedonthepulsewid