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卫星挠性部件的输出反馈变结构控制

孙英梅  
【摘要】: 随着卫星技术及应用的不断发展,对于卫星的精度、稳定性的要求不断提高,而且挠性卫星的姿态控制尤其显得重要。挠性卫星的姿态控制系统的设计与仿真自然成了人们关注的焦点。本文从某挠性卫星姿控仿真系统设计的角度出发,建立某挠性卫星的数学仿真模型,针对建立的数学模型进行了控制系统的初步设计,主要工作有以下几个方面: 首先选择模态截断有限元分析方法建立挠性卫星的数学模型,给出了其运动学方程,同时分析了卫星在空间所受的外干扰力矩,以及相应的数学模型。 其次,在姿态系统的设计过程中,从姿态控制的一般性问题着手,探讨了挠性卫星的多阶模态的影响,最终得出要仿真用的挠性卫星的运动学方程。在此基础上,采用了PID控制系统的设计的方法,并根据仿真的结果证明了简化的数学模型的准确度。 接着进行了变结构控制器的设计,变结构控制器结构简单、容易实现,并对被控系统的参数变化有不敏感、鲁棒性强等特点。但在实际应用过程中,由于切换执行机构或多或少存在一定的延迟或惯性,因此,不可避免地产生高频抖动。为了避免这样的现象,又考虑到挠性模态的不可测性,提出了输出反馈的变结构控制器的设计思想,设计了输出反馈的变结构控制律,并进行了仿真,和前面的PID方法比较在响应时间,抑制干扰,鲁棒性等性能上的优越性。


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