基于音圈式Stewart平台的零刚度卫星复合姿态控制研究.pdf

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1、52上海AER()SPACE航天SHANGHAl第34卷2017年第2期文章编号：1006—1630(2017)02—0052—09基于音圈式Stewart平台的零刚度卫星复合姿态控制研究许域菲，赵艳彬(上海卫星工程研究所，上海201109)摘要：针对扰动及卫星本体振动传递对高精度载荷姿态控制的影响，研究了基于音圈式Stewart隔振平台的零刚度超静卫星及其姿态控制问题。利用音圈作动器在电磁作用原理下存在结构间隙的特点，实现卫星载荷舱与本体舱结构非接触，理论上完全隔离振动。围绕该零刚度卫星两舱非接触引发的姿态控制难题

2、，综合滑模控制强抗干扰能力和动态逆控制形式简明的特点，提出了鲁棒复合控制律，可弥补滑模控制律等效控制过于繁琐和动态逆控制器鲁棒性的不足，并证明了在该控制器作用下不确定动态系统的闭环稳定性。建立了载荷舱和本体舱的动力学与运动学模型，基于两舱相对动力学和运动学关系的分析，设计了载荷舱高精度高稳姿态控制和本体舱精确跟踪姿态控制律，证明了复合控制律的有效性。仿真结果表明：该零刚度卫星能实现较高的姿态控制精度，验证了所提算法的可行性及潜在的应用价值。关键词：Stewart平台；零刚度卫星；音圈作动；隔振；鲁棒复合控制；高精高稳

3、；姿态控制；姿态跟踪中图分类号：V448．22文献标志码：ADOI：10．19328／j．cnki．1006—1630．2017．02．004ComplexAttitudeControlStudyofaZeroStiffnessSatelliteBasedonVoiceCoilStewartPlatformXUYu—fei。ZHAOYan—bin(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai201109，China)Abstract：Azerostiffnessul

4、tra—quietsatellitebasedonvoicecoilStewartvibrationisolationplatformanditsattitudeeontrolproblemwerestudiedtodealwiththedisturbanceandvibrationtransformationfromthesatellitebodyplatformtothehighaccuracypayloadinthispaper．Utilizingthecharacteristicofthestructureg

5、apofthevoice—coilactuctorinducedbytheelectromagnetismforce，thepayloadmoduleandbodymuduleofthesatelliteweremechanismlyun-connectedandthevibrationscouldhetheoreticalycompleteisolated．Aimingattheattitudecontrolproblemscausedbythemechanismlyun-connectionofthetwomud

6、ulesofthezerostiffnesssatellite，therobustcomplexcontrolalgorithmwasproposed，whichsynthesizedthedisturbancerejectionperformanceofslidingmodecontrolandthesimplecontrollerformofdynamicinversecontrolandcompsenatedthedisadvantagesoftoofrequentequivalentcontrolofslid

7、ingmodelawandrobustnesslackneesofdynamicinversioncontr01．Thestabilityoftheclosedloopsystemofuncetaindynamicsystemwasprovedunderthiscontroller．Thedynamicandkinematicmodelsofthepayloadmoduleandbodymudulewereestablished．Basedontheanalysisofrelativeofdynamicandkine

8、maticrelationshipbetweenthetwomodules，theattitudecontrollawofpayloadmodulewithhighaccuracyandstabilityandtheattitudetrackinglawofbodymodulewithhighaccuracyweredesigned．Theef