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波吸收器在挠性空间结构振动控制中的应用研究

刘志臻  
【摘要】: 随着空间结构中的挠性结构的比重的不断增加和轨道、姿态控制精度要求的不断提高,使挠性结构振动控制日益重要,本文针对悬臂梁的弯曲振动控制问题,研究了波吸收器在振动控制中的应用。本文主要包括以下两个方面的工作: 1 以梁的动力学方程为基础,推导了梁的波动模型以及弹性波的能流强度和梁振动能量的关系,最后应用二范数理论确定了控制器的补偿函数。 2 以某卫星的太阳帆板为对象,对三种控制系统受到脉冲和正弦激励下的响应进行了仿真,并对第三种控制系统受到帆板展开锁紧时的脉冲力矩、快速对日捕获和正常跟踪时的离心力及在轨平动机动飞行时的惯性力激励时的响应进行了仿真。三种控制系统分别是: (1)、采用压电位移传感器,压电传感器/驱动器对同位布置于内板的边缘,控制器补偿函数为H(s)=2395s~(1/2); (2)采用压电位移传感器,压电传感器/驱动器对同位布置于整个太阳帆板的边缘,这是一种理想的情况,控制器补偿函数为H(s)=244s~(1/2); (3)采用压电速率传感器,压电传感器/驱动器对同位布置于靠近星体的三块基板边缘,控制器补偿函数为H(s)=2370s~(1/2)。 通过仿真表明,采用速率传感器,在前三块帆板上布置压电驱动器时,一阶最大衰减因子为无控时的10倍,可以使脉冲衰减时间缩短15倍。而且对低频模态简谐激励的控制效果均很好,可使振动幅值减小到无控时的7%。


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