基于全柔性卫星模型的控制闭环微振动建模与仿真

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1、Vo1．21No．5航天器工程第21卷第5期58SPACECRAFTENGINEERING2012年1O月基于全柔性卫星模型的控制闭环微振动建模与仿真葛东明邹元杰张志娟王泽宇(IL京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对高分辨率遥感卫星的微振动分析，给出了一种整星结构运动与姿态控制系统闭环的建模方法。该方法基于全柔性卫星模型，通过考虑姿态控制系统的控制律和硬件特性建立集成仿真模型，进而预测卫星在轨微振动的微振动响应和结构传递特性。文章以某遥感卫星为例，分别从开环和闭环角度给出了微振动的微振动响应和结构传递特性的结果，

2、并进行对比分析。分析结果表明：提出的方法能够实现全柔性卫星模型的控制闭环微振动分析，相对于传统的开环仿真更接近在轨实际情况。关键词卫星；微振动；控制闭环；微振动响应中图分类号：V474．2文献标志码：ADOI：10．3969／]．issn．16738748．2012．05．009ControlClosed-_loopMicro。。vibrationModelingandSimulationBasedonFlexibleSatelliteModelGEDongmingZOUYuanjieZHANGZhijuanWANGZeyu(

3、BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Forthemicro—vibrationanalysisofhighresolutionremotesensingsatellite，aclosed～loopmodelingmethodconnectingsatellitestructureandattitudecontrolispresented．Bybuildingintegratedsimulationmodelbase

4、dontheflexiblesatellitemodelaswellasthecontrollawandhardwarepropertiesoftheattitudecontrolsystem，themethodcanbeusedtopredictthein—orbitresponseofmicro～vibrationsignalsandtransfercharacteristicsofthesatellitestructure．Fortheexampleofaremotesensingsatellite，theresults

5、ofthetimeresponseandthestructuretransfercharacteristicsarepresentedandanalyzedcomparably，fromtheviewpointofopen—loopandclosedlooprespectively．Theanalysisresultsshowthatthepresentedmethodcanrealizethecon—trolclosed—loopmicro—vibrationanalysisoftheflexiblesatellitemod

6、el，andisclosertotherealcaseinorbitcomparedwiththetraditionalopen—loopsimulation．Keywords：satellite；micro—vibration；controlclosed—loop；micro—vibrationresponse一种幅值较小、频率较高的微振动响应。由于微振1引言动幅值小、频率范围宽，控制系统难以敏感和抑制，为此主要处理低频刚体姿态运动的稳定性。对于高微振动是指卫星在轨运行期间，星上转动部件精度卫星，微振动可能严重影响有效载荷的

7、指向精高速转动、附件驱动机构工作、变轨调姿期间推力器度、稳定度、成像质量、分辨率等重要性能指标口]工作，以及进出地影冷热交变等因素使星体产生的是高精度卫星研制必须解决的关键技术之一。收稿日期：2012—06—04；修回日期：2012—08—16作者简介：葛东明(1982一)，男，工程师，从事航天器动力学与控制5-作。Ernail：gedm1982@gmail．tom。第5期葛东明等：基于全柔性卫星模型的控制闭环微振动建模与仿真59由于微振动对有效载荷的影响比较复杂，涉及假设保留前r阶模态(其中不考虑平动的3个刚体结构、控制和有

8、效载荷等系统。目前比较有效的分模态)，口ER为模态坐标，z∈R为对角阻尼矩析手段是集成建模技术，根据微振动在子系统中传阵，∈R为对角固有频率矩阵，∈R为质递路径的物理联系，将结构、控制和光学系统连接为量归一化模态矩阵。将式(2)写为状态空间形式：一个整体，最终形成一个全面反映