大型柔性航天器的高精度结构化综合控制

摘要：

携带柔性结构的大型航天器具有多个弱阻尼谐振模态,这些弱阻尼模态和高空环境固有的低频扰动对航天器的稳定性和性能造成了干扰,同时复杂空间任务对航天器提出了高指向精度要求.针对大型柔性航天器的振荡抑制和高精度控制问题,提出了多控制模块协同的结构化综合控制策略,根据系统特定的谐振模态,在控制器结构中加入内模控制器、陷波滤波器、串联比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)控制器,以低阶的结构化控制器来满足系统的多重性能要求,减小传统鲁棒控制因控制器阶次高带来的工程造价和实施难度.构建多重性能加权解耦输出的结构化综合性能矩阵,根据控制目标通过加权函数限制输出性能,给出满足综合性能要求的结构化控制器.仿真结果表明,相较传统的鲁棒控制,所设计的结构化控制器具有较低的复杂度,并同时满足姿态稳定性和高指向精度要求,能够有效地抑制柔性附件在局部频率的振动问题.研究结果为大型柔性系统的结构化综合控制提供一定的理论方法和参考设计实例.

关键词：结构化控制器、鲁棒综合控制、高指向精度、柔性航天器、振荡抑制

所属期刊栏目：22

分类号：TP273(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金;贵州省科技厅科学技术基金;贵州省教育厅青年人才成长项目;贵州大学培育项目

在线出版日期：2022-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：12909-12916