挠性系统的极点配置设计 (2)

《挠性系统的极点配置设计 (2)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：挠性系统的极点配置设计学院（系）：自动化学院自动化系年级专业：自动化10级-7班（学号：1012010704）学生姓名：王秀梅指导教师：张静完成日期：2014年3月31日一、综述本课题国内外研究现状，说明选题的依据和意义1．国内外研究现状整个控制理论的发展过程大致可以分为三个阶段：经典理论、现代控制理论和所谓的“后现代控制理论”(PostmodernControlTheory)。经典控制理论主要指从20世纪30年代到50年代形成的一门独立学科,第二次世界大战前后，由于生产和军事的需要，各国均在大力研制新型武器，于是出现了较为复杂的控制系

2、统，这些系统通常是用高阶微分方程来描述的。由于高阶微分方程求解困难，各种控制系统的理论研究和分析方法就应运而生。1932年，奈奎斯特在研究反馈放大器时创立了有名的稳定性判据，并提出了稳定裕度的概念。在此基础上，1945年伯德提出了分析控制系统的一种图解方法即频率法，致使研究控制系统的方法由初期的时域分析转为频域分析。随后，1948年伊文斯又创立了另一种图解法即有名的根轨迹法。追溯到1877年劳斯和1895年胡尔维茨分别独立地提出了关于判断控制系统稳定性的代数判据。这些都是经典频域理论的重要组成部分。经典理论在SISO系统的设计中取得了显著的成功，因而从这些方法得出的PID控

3、制，在实际工业生产中也得到了普遍的应用。20世纪60年代出现了以研究状态空间模型为特征的现代控制理论。现代控制理论无疑是控制理论发展的一次质的飞跃。这种建立在严谨的数学模型上的理论提供了许多有效的控制方法。例如LQG控制就是其中之一，LQG反馈设计方法是以Kalman-Bucy滤波器和最优二次调节理论为基础。这种设计方法完成了控制理论从经典控制理论到现代控制理论的转变，控制对象由SISO对象扩展到MIMO对象，从产生时起便成为当时控制理论的主流。事实上，当外界的干扰信号可以表示为白噪声模型或白噪声经过滤波后的模型时，LQG方法是一种理想的处理方法，而且在许多领域如航空控制中

4、获得了一定的成功。然而LQG是建立在理想假设前提下的理论，一旦应用于实际系统中时，由于系统的不确定性，使得系统不具有鲁棒性。2．选题依据卫星姿态控制系统属于挠性系统，卫星姿态系统的研究便是现代卫星的典型代表，一方面，挠性卫星具有结构大、刚度低、阻尼弱等一般结构特点，并且需要很高的姿态确定和调整精度，所以要求其控制系统具有很强的鲁棒性，能够在参数、扰动等非理想因素作用下确保优良的动态特性和稳态品质，因而在全世界范围内吸引了大量的学者从理论的角度研究探索新的有效的控制方法。3．研究的目的与意义本论文主要针对挠性系统进行控制，实现卫星姿态的鲁棒控制，为积极运用于实践提供最为有力理

5、论依据，为卫星实际工程的应用奠定基础。我国目前已经开始在一些新型卫星采用卫星姿态挠结构系统，基于现有的理论成果，从工程角度出发，研究挠性卫星控制方案和全物理仿真实验也是一个十分迫切的需要。二、主要研究内容，拟解决的主要问题1．研究内容以动力学研究为方向，对卫星姿态系统进行分析，建立卫星控制系统的力学模型。具体采用鲁棒控制思想，并应用一种新的极点配置方法进行卫星姿态的鲁棒控制；通过调节参数使其稳定性符合系统设计要求；2．拟解决的主要问题挠性系统由于具有弱阻尼的谐振模态而不容易控制，尤其是若谐振频率和阻尼比等参数有摄动时控制系统的性能更不容易保证。在经典控制的概念里，要在控制回

6、路里加陷波滤波器。用根轨迹对陷波滤波器的作用进行了分析，这种陷波滤波器的参数一般是凭经验来设计的。采用状态反馈加观测器的设计方法进行系统性设计，但最后验证表明没有鲁棒性。本论文提出一种新的的鲁棒设计思想，将挠性模态部分的Nyquist图线安排到右半面，以实现挠性系统的鲁棒控制设计。三、研究步骤及方法1．研究步骤1）整理搜集资料，进行前期准备学习工作；2）学习相关理论知识；3）建立卫星姿态系统的数学模型；4）新的极点配置法的研究和分析；5）应用新的极点配置法对卫星姿态系统进行设计；6）对设计后的系统进行性能分析。2．研究方法采用新的基点配置方法，该方法综合运用了极点配置、正实

7、性定理、有界实引理、线性矩阵不等式等概念和算法，使得控制设计简单、直观。四、进度安排和预期成果3月3日—3月13日查找并整理相关资料，进行课题设计的前期准备工作3月14日—3月30日LMI及相关理论知识学习3月31日—4月13日新的极点配置法的研究和分析4月14日—5月4日建立卫星姿态系统的数学模型5月5日—5月20日应用新的极点配置法对卫星姿态系统进行设计5月21日—6月1日对设计后的系统进行性能分析6月2日—6月12日对课题设计内容进行总结并撰写毕业论文6月13日—6月20日准备答辩五、主要参考文献1.王广雄，