带PWPF调节的多柔性航天器协同控制

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• 论文作者：陈提 ; 文浩 ; 金栋平
• 年：2016
• 作者机构：南京航空航天大学航空宇航学院机械结构力学及控制国家重点实验室;
• 论文关键词：柔性航天器 ; 协同控制 ; PWPF ; 刚柔耦合
• 会议召开时间：2016-05-06
• 会议录名称：第十届动力学与控制学术会议摘要集
• 语种：中文
• 分类号：V448.2
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：第十届动力学与控制学术会议
• 会议地点：中国四川成都
• 主办单位：中国力学学会动力学与控制专业委员会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：2
• 文件大小：1308k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

本文主要研究使用脉冲方式控制多个柔性航天器的状态一致问题。首先建立多个柔性航天器的动力学模型,设计一致控制器,并将所得控制器采用调幅调频(PWPF)方法调节成脉冲信号作为系统的控制输入。如图2所示,柔性航天器可以简化为自由浮动的中心刚体-柔性梁模型,本文采用浮动坐标系方法建立其动力学模型,得到如方程(1)所示方程。M_i(q_i)■_i+C_i(q_i,■_i)■_i+K_iq_i=τ_i(1)其中,M_i,C_i,K_i分别是质量矩阵,阻尼矩阵,刚度矩阵。q_i=[X_i p_i]~T和τ_i=[τ_(i1)~TO~T] 分别是广义坐标和控制输入。假设,只有刚体部分状态X_i和X_i是可测和可控的。如图3所示,该组航天器包含N个航天器,相互之间的通讯拓扑为环形无向图。PWPF调节器由一阶惯性环节、继电器的滞回特性环节以及反馈回路组成。其参数的选择对调节后的控制器性能影响很大。根据图4所示,设计一致控制器:τ_(i1)=-2K(X_i+■_i)+K(X_j+X_k)。其中,K是正定常数矩阵,j和k分别表示第i航天器的相邻航天器编号。随后,使用PWPF调节器将所设计得到的控制律调制为脉冲信号。选取8个航天器组成的系统,施加上述脉冲控制信号得到结果如图5所示。可以得出结论:所得到的脉冲信号能够完成柔性航天器的状态一致控制任务,并能有效地抑制附件振动。

引文