基于PD控制的大挠性卫星输入成型姿态机动方法研究.pdf

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1、第34卷2017年第2期上海AEROSPACE航天SHANGHAI85文章编号：1006—1630(2017)02—0085—14基于PD控制的大挠性卫星输入成型姿态机动方法研究钟超，吴敬玉，陆智俊(上海航天控制技术研究所，上海201109)摘要：对有快速姿态机动要求的大挠性卫星，为减小挠性振动对姿态机动时间的影响，对基于比例微分(PD)控制的输入成型姿态机动方法进行了研究，提出用输入成型方法在快速机动过程中直接对附件的挠性振动进行抑制。将动力学方程扩展到状态空间，通过求解状态矩阵的特征值解出系统的等效振动频率与阻尼比，以获得成型输入器。给出了一种简化的且能满足工程使用的输入成型频率参

2、数确定方法。设计了输入成型的PD控制器，实现欧拉轴快速姿态机动，同时有效抑制附件的振动。对输入成型器的误差进行了分析。仿真分析了ZVD，EI，zVDD，El—Twohump四种输入成型器对某卫星太阳阵挠性振动的抑制效果，以及惯量和挠性参数分别在标称及拉偏状态下卫星姿态机动时的姿态误差与振动模态。结果表明：该方法可满足工程使用要求，简易地获取输入成型参数，设计绕欧拉轴近似最短路径的机动方式，能有效抑制附件的挠性振动，实现快速的姿态机动。关键词：大挠性卫星；输入成型；PD控制；姿态机动；挠性参数；姿态控制；带宽隔离；挠性抑制中图分类号：V448．2文献标志码：ADOI：10．193e8／j

3、．cnki．1006—1630．2017．02．009ResearchonInputShapingAttitudeManeuverMethodforLargeFlexibleSatelliteBasedonPDControlZHONGChao，WUJing—yu，LUZhi—jun(ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai201109，China)Abstract：Forsomelargeflexiblesatellitesrequiredfastattitudemaneuver，aninputshapingatt

4、itudemaneuvermethodbasedonPDcontr01wasstudiedtoreducetheeffectofflexiblevibrationonattitudemaneuvertimeinthispaper，inwhichinputshapingmethodwasappliedtosuppressadjunct’sflexiblevibrationduringfastattitudemaneuver．Thedynamicequationwasextendedtothestatespace．‘l'heequivalentvibrationfrequencyandda

5、mpingratioofthesystemweresolvedbycomputingeigenvalueofthestatematrix，SOtheinputshaperwasobtained．Aninputshapingfrequencyparametersdeterminationmethodwasdesigned，whichwassimpleandmettherequirementinengineering．ThePDcontrollerofinputshapingwasdesigned，whichcouldrealizefastattitudemaneuverbyEulerax

6、isandreduceadjunctflexiblevibrationaswell．Theerrorsofinputshaperwereanalyzed．ThesuppresseffectsofflexiblevibrationforsolararrayofsomesatelliteusingZVD，EI，ZVDDandEITwohumpinputshaperswereanalyzedbvsimulation．Andtheattitudeerrorandvibrationmodalundernominalanddeflectionofinertiaandflexibleparamete

7、rsinmaneuveringwerealsodiscussed．Itfoundthatthemethodproposedcouldsatisfytheengineeringrequirement．Thismethodcansatisfyengineeringrequirement，obtaininputshapingparameterssimply，designapproximatelytheshortestmaneuverroute，res