挠性航天器姿态机动直接自适应主动振动控制

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1、2013年3月第39卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2013V01．39No．3挠性航天器姿态机动直接自适应主动振动控制刘敏徐世杰韩潮(北京航空航天大学字航学院．北京100191)摘要：针对具有压电陶瓷自敏执行机构的挠性航天器，基于直接自适应控制方法，设计了姿态机动主动振动控制器．首先，验证了在执行机构与敏感器同位安装时，挠性航天器系统的近似严格正实性；然后，设计了挠性航天器的直接自适应姿态机动主动振动控制器，使得航天器

2、输出渐近跟踪具有理想控制性能的参考模型输出；最后，在多组仿真条件下进行了挠性航天器直接自适应姿态机动控制数值仿真．理论分析与仿真结果表明，该方法对航天器惯量和挠性附件模态的不确定性具有强鲁棒性，能够实现对多阶模态的同时控制，对挠性航天器的姿态机动主动振动控制是有效的．关键词：挠性航天器；姿态机动；直接自适应控制；振动抑制中图分类号：V448．22+3文献标识码：A文章编号：100卜5965(2013)03-0285．05ActivevibrationcontroIandattitudemaneuverofflexiblespacec

3、raftviadirectadaptivecontrolmethodLiuMinXuShijieHanChao(SchoolofAstronautics，BeijingUniversilyofAeronauticsandAstronautics，Beijing10019l，China)Abstract：Anattitudemaneuverandactivevibrationcontrolmethodwasproposedforflexiblespacecraftwithpiezoelectricmaterialasflexiblem

4、odesactivesuppressionsensorsandactuators．Firstly，thealmoststrictpositivereal(ASPR)propertyofflexiblespacecraftwithcollocatedsensorsandactuatorswasdiscussed．Then，thedirectadaptivecontrollerwasdesignedtoboththeattitudemaneuverandflexibleappendixvibra—tion．Finally，thecont

5、rollerwasappliedtoaflexiblespacecraftindifferentinitialconditions．Theoreticalanal-ysisesandsimulationresultsvalidatethatthecontrollerhasstrongrobustnesstospacecraftinertialandflexiblemodeluncertainties，cansuppressmodesatthesametime．Boththeattitudemaneuverandvibrationsu

6、ppres—sioncanbeaccomplishedeffectively．Keywords：flexiblespacecraft；attitudemaneuver；directadaptivecontrol；vibrationcontrol随着现代航天任务的复杂化，航天器通常具有太阳能电池帆板、大型天线，甚至空间机械臂、大型桁架结构等挠性部件．这些部件的挠性振动与航天器的姿态运动产生耦合从而会影响航天器姿态控制的精度，甚至会危害到航天器的正常运行¨1．而传统的被动振动控制很难满足高精度姿态控制要求，所以近年来对挠性航天器的主动振

7、动控制一直是航天领域的研究热点之一．近年来，随着材料技术的发展，人们广泛地研究了以智能材料为执行机构的挠性航天器主动振动抑制控制。2。“，并提出了常增益负速度反馈控制、2、独立模态控制’L以及正位移反馈控制“。1等主动振动控制方法．上述控制方法能有效地抑制挠性附件的振动，但是也存在以下问题：①上述控制方法忽略了航天器姿态运动与挠性部件振动之间的耦合特性，这对高精度姿态控制是不利的；收稿日期：2012-02—13；网络出版时间：2012_04旬112：06网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．

8、V20120401．1206015．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(10902003)作者简介：刘敏(1984一)，男，湖南衡阳人，博士生，liumin@sa．buaa．educn286北京航空航天大学学报2013年②通常