复杂性gydF4y2Ba 复杂性gydF4y2Ba 1099 - 0526gydF4y2Ba 1076 - 2787gydF4y2Ba HindawigydF4y2Ba 10.1155 / 2020/6652300gydF4y2Ba 6652300gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 健壮的gydF4y2Ba HgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba控制与柔性附件航天器gydF4y2Ba 庞gydF4y2Ba 航gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 朱gydF4y2Ba 回族gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba https://orcid.org/0000 - 0002 - 4830 - 7525gydF4y2Ba 周gydF4y2Ba 俊杰gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 他gydF4y2Ba 郑ydF4y2Ba 3gydF4y2Ba https://orcid.org/0000 - 0002 - 6407 - 1276gydF4y2Ba 杨gydF4y2Ba 京gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 张gydF4y2Ba 魏gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 电气工程学院gydF4y2Ba 贵州大学gydF4y2Ba 贵阳gydF4y2Ba 有限公司550025gydF4y2Ba 中国gydF4y2Ba gzu.edu.cngydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 中国电力建设集团贵州工程有限公司。gydF4y2Ba 贵阳550025gydF4y2Ba 中国gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 航天学院gydF4y2Ba 哈尔滨工业大学gydF4y2Ba 哈尔滨150000gydF4y2Ba 中国gydF4y2Ba hit.edu.cngydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 25gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 版权©2020航彭日成et al。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

针对航天器与大型挠性附件的振动抑制,我们建议使用一个控制策略gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制。加权函数设计为特定的灵活模式的航天器和谐波干扰的频率的操作环境。考虑系统的结构不确定性建模和系统带宽约束的综合性能要求和态度稳定,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba综合性能矩阵构造。一个太空望远镜,灵活的太阳能电池阵列提出了作为一个说明性的例子,和一个控制设计提出了指向精度满足要求。仿真结果表明,所设计的控制器满足态度稳定和指向精度高的要求,并有效地抑制流行频率的干扰。的设计方案和选择方法,本文中所示的权函数可以引用为振荡抑制控制器设计这种类型的飞船与灵活的结构。gydF4y2Ba

 贵州省科学技术的基础gydF4y2Ba [2020]1 y273gydF4y2Ba [2020]1 y266gydF4y2Ba 中国国家自然科学基金gydF4y2Ba 61861007gydF4y2Ba 61640014gydF4y2Ba 贵州省工业研究项目gydF4y2Ba [2019]2152号gydF4y2Ba 理论和应用的物联网图书馆gydF4y2Ba KCALK201708gydF4y2Ba 贵州省农业研究项目gydF4y2Ba [2017]2520 - 1gydF4y2Ba 创新群体项目贵州省的教育部门gydF4y2Ba 2020003gydF4y2Ba 主题gydF4y2Ba ZDXK [2015] 8gydF4y2Ba 贵州省级教育部门、青年人才发展项目gydF4y2Ba 肯塔基州[2021]100gydF4y2Ba 1。介绍gydF4y2Ba

宇宙飞船与灵活的附属物,如航天器携带大型柔性太阳能电池板,与多个系统结构共振模式。这种类型的灵活的系统的共振模式大大改变其振幅特征,和带宽的选择大大限制造成的固有的低频干扰复杂的发射环境和高海拔环境在在轨操作和系统本身的灵活模式(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba]。控制的难度设计这种灵活的系统不仅抑制固有共振干涉也满足控制精度的要求,同时考虑到要求的态度系统的稳定性和带宽限制(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

随着航空航天工程的发展和日益多样化任务的飞船,飞船的控制精度越来越苛刻。此外,由于新的复合材料的发展和广泛的应用在航空航天领域,大型航天器的灵活的比例不断增加,这使得系统的控制更加复杂和困难。飞船与大型挠性附件的振动抑制一直是一个活跃的研究课题在航空航天领域。在[gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba),一个灵活的飞船模型建立与外部扰动和模型的不确定性,并构造一个观察者观察的态度,角速度,系统的干扰。此外,系统的稳定控制和干扰抑制是动态补偿线性化来实现的。文献[gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba]研究哈勃太空望远镜的经典控制设计挠性附件并给出一个设计方案的经典控制。在拟议的计划,一个陷波滤波器串联PID控制器用来实现稳定控制和干扰抑制,和内部模型控制器连接在系列抑制独特的共振干涉。该控制器可以抑制特定频率的谐振模式,但它不能考虑到系统的稳定性和鲁棒性。研究表明,很难用经典控制平衡多种灵活的集成控制航天器的性能要求与多个性能要求(gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]。然而,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制理论是一种合成的控制理论,它可以包括多个性能需求设计(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba),它解决了控制问题与多个性能要求并考虑了多个系统的性能要求的前提下保证系统的鲁棒性。近年来,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制理论已广泛应用于航天器的控制。目前,现代控制理论等强劲gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制、鲁棒自适应控制gydF4y2Ba μgydF4y2Ba 综合控制是有用的振荡抑制挠性航天器和详细讨论了(gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在本文中,一个太空望远镜,灵活的太阳能电池阵列提出了作为一个说明性的例子来研究大型挠性航天器的振动抑制问题。针对系统的具体的干扰频率,相应的gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba权重函数的目的是实现衰减和干扰gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器,满足系统的稳定鲁棒性和态度。仿真结果表明,本文所设计的控制器可抑制共振干涉宇宙飞船固有频率和满足稳定和带宽限制。的设计方案和选择方法,本文中所示的权函数可以引用为振荡抑制控制器设计这种类型的飞船与灵活的结构。本文表明,该系统模型的结构和控制问题简要描述部分gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba和性能的要求gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba设计和选择方案的权重函数部分所示gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba;部分gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba是一个性能分析,部分gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba是结论。gydF4y2Ba

 2。分析系统模型和控制问题gydF4y2Ba

大型挠性附件的太空望远镜,见图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba,由陀螺仪提供速度和态度的信息,精确制导传感器和追踪器补充信息的态度,反应车轮提供控制力矩,和两个大柔性太阳能电池板在另一边。gydF4y2Ba

哈勃太空望远镜结构的图。gydF4y2Ba

在本文中,我们只考虑哈勃太空望远镜的俯仰轴控制设计问题,和其他轴采用相同的控制结构。根据相关数据(gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba),哈勃太空望远镜致动器的输出gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 在俯仰轴指向误差输出角gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 可以建模为一个刚体的总和模块和一些灵活的模块:gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba θgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba ∑gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba KgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ζgydF4y2Ba wgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba wgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 是拉普拉斯转换变量,gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 77076年gydF4y2Ba 公斤gydF4y2Ba ⋅gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 是航天器惯性,gydF4y2Ba KgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 是gydF4y2Ba 我gydF4y2Bath俯仰轴灵活的方式获得,gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 是gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba在rad / s th灵活模式频率,gydF4y2Ba ςgydF4y2Ba 是被动阻尼比为0.005。其他灵活的模块的参数如表所示gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

哈勃太空望远镜模态数据gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

KgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba(公斤·米gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba (赫兹)gydF4y2Ba
0.018gydF4y2Ba 0.110gydF4y2Ba
0.012gydF4y2Ba 0.432gydF4y2Ba
0.057gydF4y2Ba 0.912gydF4y2Ba
0.024gydF4y2Ba 10.834gydF4y2Ba
0.155gydF4y2Ba 12.133gydF4y2Ba
−1.341gydF4y2Ba 13.201gydF4y2Ba
−1.387gydF4y2Ba 14.068gydF4y2Ba
−0.806gydF4y2Ba 14.285gydF4y2Ba
−0.134gydF4y2Ba 15.264gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba显示了系统框图的哈勃太空望远镜。反应轮有一个执行机构饱和限制2.5海里。介绍了time-prolonging链接描述控制器输出和执行机构之间的时差。因此,延迟链接参数gydF4y2Ba TgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.008gydF4y2Ba 证券交易委员会gydF4y2Ba 。速率陀螺可以表示为一个二阶振荡环节,gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba 赫兹gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ςgydF4y2Ba ggydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.7gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

哈勃太空望远镜控制系统的框图。gydF4y2Ba

固有的低频扰动引起的哈勃太空望远镜的高海拔环境建模为在轨道上gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.2gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba tgydF4y2Ba +gydF4y2Ba ϕgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.2gydF4y2Ba 罪gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba tgydF4y2Ba +gydF4y2Ba ϕgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba 0.12gydF4y2Ba rad / s和gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba 0.66gydF4y2Ba rad / s是低频扰动的频率和阶段gydF4y2Ba ϕgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 是未知参数。gydF4y2Ba

根据哈勃太空望远镜俯仰轴模型给出的公式(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba级),波德图的循环系统的传递函数没有控制器如图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba。在这个图中,我们可以看到这种挠性航天器的系统模型包含多个谐振模式,使航天器的频域特征幅值差异很大。这些灵活的模式与弱阻尼系统的性能造成很大的干扰,以及固有的低频干扰系统的操作环境和灵活的模式极大地限制带宽的选择。高精度空间摄影任务,系统的输出误差应不超过0.007角秒。因此,设计的控制器应能有效地解决太阳能电池板的干扰抑制,抑制系统的固有的灵活性,它应该满足一定的带宽需求。总之,控制设计目标可以表示如下:gydF4y2Ba

给哈勃太空望远镜系统指向精度高gydF4y2Ba

维护这个系统带宽超过1.5赫兹gydF4y2Ba

至少提供20 dB附加扰动衰减造成的扰动的太阳能电池阵列gydF4y2Ba

至少提供6分贝增益抑制柔性结构的系统gydF4y2Ba

波德级循环的情节哈勃太空望远镜没有控制器的传递函数。gydF4y2Ba

 3所示。健壮的<斜体> H < /斜体> <子>∞< /订阅>控制设计gydF4y2Ba 3.1。系统性能需求gydF4y2Ba

我们可以看到在图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba,系统有一个0.16赫兹获得交叉频率,这是极低的。因此,系统的带宽很小,和干扰抑制性能很差。系统的性能需求之一是交叉频率需要增加。带宽增加,柔性太阳能板的振动抑制。gydF4y2Ba

此外,从图可以看出gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba主要有几种弯曲模式在13赫兹14 Hz系统中,可视为高频未建模动态,即系统的不确定性。当系统有这样的不确定性,系统的控制结构框图如图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba。在控制问题的研究,只有哈勃太空望远镜的刚体模块建模,和其他灵活的模块被视为系统的不确定性。系统的不确定性表达的乘性不确定性:gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba GgydF4y2Ba 实际gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba GgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba GgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba GgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 是控制对象的数学模型构造的基础上,研究问题,gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba GgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 代表系统的结构不确定性,gydF4y2Ba δgydF4y2Ba 代表系统的非结构不确定性,gydF4y2Ba GgydF4y2Ba 实际gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 是真正的控制对象的数学模型。因此,第二个系统鲁棒稳定性的性能需求。gydF4y2Ba

系统的框图结构的不确定性。gydF4y2Ba

在图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba 代表了结构化和非结构化的不确定性系统的不确定性,gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 性能权重函数,不确定因素权重函数,和输入系统的权重函数,分别gydF4y2Ba ygydF4y2Ba 是系统的错误输出,gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba ZgydF4y2Ba2gydF4y2Ba系统的输出性能。gydF4y2Ba

 3.2。选择的权重函数gydF4y2Ba

根据上述分析,控制系统的性能需求设计系统的带宽需求和鲁棒稳定性的要求。接下来,我们将基于这两个性能要求选择合适的权重函数。gydF4y2Ba

根据经验,性能权重函数gydF4y2Ba WgydF4y2Ba1一般应该包括积分控制规律。针对太阳能电池阵列振荡在0.12赫兹和0.66赫兹,系统应该能够提供足够的衰减干扰而不影响系统的中频域的稳定性。人工阻尼很小(约0.01)需要纯虚构的波兰人为方便避免数值的问题解决gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器。一定数量的反复试验后,我们选择的性能权重函数衰减扰动,如以下公式所示,这个权重函数的波德图如图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba:gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0。gydF4y2Ba 1225年gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.12gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.66gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.01gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

波德图的加权函数gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

它可以看到从哈勃太空望远镜系统的波德图没有控制器,如图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba,系统性能是由几个占主导地位的强烈影响弯曲模式系统中13赫兹到14 Hz。因此,权重函数gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 应该有切口性能好。此外,由于广义植物的等级要求gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制理论的分子和分母gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 应该有相同的顺序。最后,我们选择下面的鲁棒稳定性加权函数:gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.532gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 13.8gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 0.004gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba πgydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 13.8gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

从图可以看出gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba加权函数gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 有一个振幅增益为55.9 dB在13.8赫兹和20 dB在高频率。权重函数可以确保系统有抑制作用在13∼14 Hz和灵活的模块对高频噪音信号衰减的影响。因此,权重函数的选择是合理的。gydF4y2Ba

波德图的加权函数gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

 3.3。<斜体> H < /斜体> <子>∞< /订阅>控制器gydF4y2Ba

经过反复迭代计算,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器gydF4y2Ba γgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 8.125gydF4y2Ba 终于得到了,见公式(gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba):gydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba CgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 公斤ydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.6402gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.002009gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1.609gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.01gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 3357年gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 3.763gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (7)gydF4y2Ba CgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.0003605gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.002128gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.00022gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.002118gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (8)gydF4y2Ba CgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba =gydF4y2Ba CgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ⋅gydF4y2Ba CgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 的参数gydF4y2Ba 公斤ydF4y2Ba =gydF4y2Ba 3.4927gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 。函数的零和波兰gydF4y2Ba CgydF4y2Ba hgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 非常接近对方,他们可以被认为是两双偶极子。因此,简化gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器可以通过pole-zero取消和删除的微小扰动引入在分母上:gydF4y2Ba (9)gydF4y2Ba CgydF4y2Ba ∼gydF4y2Ba hgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 公斤ydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.6402gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 0.002009gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1.609gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 3357年gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 3.763gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

设计的控制器需要相应的验证这一点gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba标准指标gydF4y2Ba γgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 8.125gydF4y2Ba 。奇点闭环传递函数的曲线gydF4y2Ba TgydF4y2Ba dgydF4y2Ba zgydF4y2Ba 从扰动输入gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 性能输出gydF4y2Ba zgydF4y2Ba 如图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba。从图可以看出,最大奇点约为18.2 dB = 8.17,这是符合了标准指标gydF4y2Ba γgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

奇异系统的性能。gydF4y2Ba

此外,我们分析设计控制器的性能被应用于俯仰轴控制系统。从闭环系统的波德图如图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba,我们可以看到,系统执行一个戏剧性的增益衰减为特定频率干扰。gydF4y2Ba

系统的闭环频率级响应gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器。gydF4y2Ba

可以看到波德级阴谋的开环传递函数(图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba),系统与控制器由方程(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba)有一个1.6赫兹获得交叉频率,满足不少于1.5赫兹的带宽要求。此外,针对高频的振荡抑制弯曲模式,控制器提供了一个超过100 dB的增益抑制。设计gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器不仅抑制了固有共振干涉,也满足一定的带宽需求。gydF4y2Ba

系统的开环频率响应大小gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器。gydF4y2Ba

 4所示。性能分析gydF4y2Ba

系统的时间响应控制的设计gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器如图gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba。可以看出太阳能阵列的有效抑制扰动在0.12赫兹和0.66赫兹,取得符合要求的振动抑制和指向精度高的系统,没有超过2.5 Nm的致动器限制。从图可以看出gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba控制器实现控制目标,获得衰减扰动的太阳能电池板。gydF4y2Ba

系统的时间响应gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器。gydF4y2Ba

本文设计的性能gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器与传统PID控制器相比,和他们的系统时间响应如图gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba。从图中,我们可以看到,PID控制器能够稳定系统的刚性模块在特定频率和抑制扰动因为介绍的内部模式滤波器和陷波滤波器。然而,设计gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器比PID控制器具有更好的干扰抑制,导致系统的动态稳定性能更好。此外,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器不需要额外的过滤器的设计。gydF4y2Ba

系统的时间响应不同的控制器。gydF4y2Ba

 5。结论gydF4y2Ba

针对航天器的全面问题与灵活的附属物,如柔性结构振动,带宽不足,指向精度低,和不确定性造成的结构性变化,gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba本文采用控制方法。选择合适的加权函数通过分析性能需求抑制柔性结构的振动,提高系统的带宽。最后,一个gydF4y2Ba HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba控制器和鲁棒稳定性。仿真结果表明,所设计的控制器能有效抑制太阳能板的振动。同时保持系统的带宽,它也抑制了高频谐振的振动模块,使系统满足高指向精度的要求。gydF4y2Ba

 数据可用性gydF4y2Ba

使用的数据来支持本研究的结果都包含在这篇文章和其他数据或程序使用可以获得从相应的作者。gydF4y2Ba

 的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

 确认gydF4y2Ba

这项工作是由贵州省科学技术基金会(QiankeHe 1 y273[2020]和[2020]1 y266),中国国家自然科学基金会(NNSF)赠款61861007和61861007下,贵州省工业研究项目(QiankeHe支持[2019]2152号),理论和应用的物联网图书馆(KCALK201708)情况下,贵州省农业研究项目(QiankeHe支持[2017]2520 - 1),创新群体项目贵州省的教育部门(2020003),受试者ZDXK[2015] 8号和贵州省级教育部门,青年人才发展项目,Qianke肯塔基州[2021]100。gydF4y2Ba

 张gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 魏gydF4y2Ba C。gydF4y2Ba 京gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 重型运载火箭技术的自适应增强容错控制gydF4y2Ba 学报2016年IEEE中国制导、导航和控制会议(CGNCC)gydF4y2Ba 2016年8月gydF4y2Ba 南京,中国gydF4y2Ba IEEEgydF4y2Ba 丁gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 郑gydF4y2Ba w . X。gydF4y2Ba 非光滑态度稳定灵活的航天器gydF4y2Ba IEEE航空航天和电子系统gydF4y2Ba 2014年gydF4y2Ba 50gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 1163年gydF4y2Ba 1181年gydF4y2Ba 10.1109 / taes.2014.120779gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84904756147gydF4y2Ba 刘gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba 郭gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 张gydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba 一种抗干扰PD控制方案挠性航天器的姿态控制和稳定gydF4y2Ba 非线性动力学gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 67年gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2081年gydF4y2Ba 2088年gydF4y2Ba 10.1007 / s11071 - 011 - 0130 - 3gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84855803892gydF4y2Ba 曹gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 白gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 丁gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba 先进的大型挠性航天器的动力学和振动控制gydF4y2Ba Lixue学报/中国理论和应用力学杂志》上gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 51gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba 在中国gydF4y2Ba 热内罗gydF4y2Ba s D。gydF4y2Ba 被动的挠性航天器的姿态控制从四元数的比重gydF4y2Ba 优化理论与应用》杂志上gydF4y2Ba 2003年gydF4y2Ba 116年gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 41gydF4y2Ba 60gydF4y2Ba 本gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba Gen-TinggydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba 薄gydF4y2Ba l . I。gydF4y2Ba 活跃的扰动抑制控制柔性航天器高精度指向的态度gydF4y2Ba 2014年gydF4y2Ba 中国上海gydF4y2Ba 上海航空gydF4y2Ba 体育运动gydF4y2Ba B。gydF4y2Ba 刘gydF4y2Ba Q。gydF4y2Ba 鲍尔gydF4y2Ba F。gydF4y2Ba 古典和鲁棒H(∞)控制设计为哈勃太空望远镜gydF4y2Ba 杂志的指导、控制和动力学gydF4y2Ba 1993年gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 1069年gydF4y2Ba 1077年gydF4y2Ba 10.2514/3.21129gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0027699235gydF4y2Ba 曹gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba 朱gydF4y2Ba Q。gydF4y2Ba 太阳gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 精确的定位控制大型挠性航天器gydF4y2Ba 飞行控制与检测gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba 在中国gydF4y2Ba 庞gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 他gydF4y2Ba Z。gydF4y2Ba 王gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba h∞状态反馈设计supercavitating车辆gydF4y2Ba 控制理论与应用gydF4y2Ba 2018年gydF4y2Ba 35gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 146年gydF4y2Ba 152年gydF4y2Ba 在中国gydF4y2Ba 坎图gydF4y2Ba l F。gydF4y2Ba MendiolagydF4y2Ba P。gydF4y2Ba DominguezgydF4y2Ba 一个。一个。gydF4y2Ba “参数多变量鲁棒控制的2×2电影系统在钢铁热轧:比较多变量量子场论和HgydF4y2Ba∞gydF4y2Ba”gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 10.3390 / met9080839gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 85070392767gydF4y2Ba 庞gydF4y2Ba A.-P。gydF4y2Ba 他gydF4y2Ba Z。gydF4y2Ba 赵gydF4y2Ba M.-H。gydF4y2Ba 王gydF4y2Ba G.-X。gydF4y2Ba 吴gydF4y2Ba Q.-M。gydF4y2Ba 李gydF4y2Ba Z.-T。gydF4y2Ba 平方和为非线性h∞控制方法gydF4y2Ba 复杂性gydF4y2Ba 2018年gydF4y2Ba 2018年gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 8325609gydF4y2Ba 10.1155 / 2018/8325609gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 85058957885gydF4y2Ba 刘gydF4y2Ba Z。gydF4y2Ba 花王gydF4y2Ba y G。gydF4y2Ba 高gydF4y2Ba C . C。gydF4y2Ba 模糊健壮gydF4y2Ba HgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba控制不确定非线性系统与多个延迟gydF4y2Ba 学报2019年国际会议上人工智能控制和自动化工程(AICAE 2019)gydF4y2Ba 2019年5月- 6月gydF4y2Ba 广州,中国gydF4y2Ba DEStech出版物gydF4y2Ba 159年gydF4y2Ba 165年gydF4y2Ba 王gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 输出反馈gydF4y2Ba HgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba对一类非线性系统控制与有界控制gydF4y2Ba 学报》第30届中国过程控制会议(CPCC 2019)gydF4y2Ba 2019年7月gydF4y2Ba 广州,中国gydF4y2Ba 232年gydF4y2Ba 陈gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba 史gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 钟gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 刘gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba 错误状态收敛在主从广义不确定使用健壮的非线性神经网络gydF4y2Ba HgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba控制理论gydF4y2Ba IEEE系统,人,和控制论:系统gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 50gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 2042年gydF4y2Ba 2055年gydF4y2Ba 10.1109 / TSMC.2018.2793559gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 85041550230gydF4y2Ba 黄gydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba 通gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 事件驱动的observers-based输出反馈gydF4y2Ba HgydF4y2Ba ∞gydF4y2Ba线性定常系统的量化控制gydF4y2Ba 学报》第五届国际会议上车辆,机械和电气工程(ICVMEE 2019)gydF4y2Ba 2019年9月gydF4y2Ba 大连,中国gydF4y2Ba SCITEPRESSgydF4y2Ba 372年gydF4y2Ba 377年gydF4y2Ba SouzagydF4y2Ba a·G。gydF4y2Ba SouzagydF4y2Ba l·c·G。gydF4y2Ba 设计的控制器应用刚柔卫星使用h∞方法考虑参数不确定性gydF4y2Ba 机械系统和信号处理gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 116年gydF4y2Ba 10.1016 / j.ymssp.2018.07.002gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 85050120067gydF4y2Ba MohammadrezagydF4y2Ba M。gydF4y2Ba BehnamgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 此前gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba MirhosseinigydF4y2Ba M . 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