基于FRA精细模型的航天器三轴姿态稳定控制

《基于FRA精细模型的航天器三轴姿态稳定控制》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、2014年4月北京航空航天大学学报April2014第40卷第4期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．4基于FRA精细模型的航天器三轴姿态稳定控制关宏徐世杰(北京航空航天大学宇航学院，北京100191)摘要：针对非线性影响因素对FRA控制精度的影响，分析了黏性对射流动量控制(FRA，FluidicRingActuator)模型精度的影响以及摩擦对压力泵控制精度的影响．对前者，推导出黏性对FRA角动量传递的影响方程，得到附面层动量损失厚度模型以及管流动量损失模型；对后者，设计了摩擦补偿控制律，

2、以改善指令跟踪精度．将上述两部分模型组合到FRA动力学模型中，得到了适用于高精度姿态控制的精细FRA动力学与控制模型．设计了姿态控制律并进行了稳定性证明．仿真结果验证了FRA精细模型对提高姿态控制精度的有效性．关键词：航天器；姿态控制；附面层；动力学模型；补偿控制律中图分类号：V448．22文献标识码：A文章编号：1001-5965(2014)04—0479-07AttitudedynamicsandcontrolofspacecraftwithfluidicringactuatorbasedorltherefinedmodelGuanHongXuShijie(SchoolofA

3、stronautics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Theinfluenceofnonlineardisturbancestomodel’Sprecisionandcontrolaccuracywerestudiedafterconsideringtheviscousoftheflowfliedandthefrictioninthepumpcontrolsystem．Fortheformer，themomentumlosscausedbytheviscouso

4、fflowwasstudied．Theequivalentmomentumlossdepthinboundarylayerandthemomentumlossmodeloffullydevelopedflowincurvedrectangulartubeswereobtained．Forthelatter，feedbackcompensationlawoffrictionlosswasdesignedundertheconsiderationoffrictionnonlinearityinfluence，whichimprovestheperformanceofpump．Thep

5、recisedynamicandcontrolmodelsoffluidicringactuator(FRA)forthehighaccuracyattitudecontrolmissionswerededucedbyaddingtheabovetwononlin—earfeedbackmodelstoFRAdynamicmodelfunctions．Keywords：spacecraft；attitudecontrol；boundarylayer；dynamicmodel；compensationcontrollaw近年来，随着航天器高精度高稳定度姿态控制任务的提出，执行机构的

6、影响受到广泛的关注．传统的姿态控制执行机构，如喷气系统和角动量交换装置，都存在不同的缺陷．前者存在力矩分辨率低、储箱燃料晃动、控制不连续等问题，容易激励挠性附件的振动；后者存在高频振动，会严重影响航天器的姿态稳定度．针对这两类执行机构存在的缺陷，研究者们提出了一些补偿方法‘1。21．针对喷气控制系统储箱燃料晃动问题，文献[3—4]分别在理论和仿真方面进行了深入研究．在角动量装置卸载和长时间累计误差的消除方面也有大量的研究成果"J．文献[6—7]分别针对控制力矩陀螺平台受扰动和平台补偿问题进行了研究，提出了整体隔振策略；文献[8]则针对飞轮高速旋转带来的高频振动问题引入了单体隔振平

7、台；但这些措施都使系统结构更加复杂，也增加了航天器的质量并降低了系统的可靠性．一直以来关于这两类执行机构存在的问题的研究都局限于各自范围，没有从根本上解决两类执行机构间相互的影响和干扰，因此能够整合喷气燃料资源、并实现收稿日期：2013-05．31：网络出版时间：2014-01-0613：24；DOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2013．0316网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20140106．1324．0