【摘 要】
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该论文以跟踪与数据中继卫星(TDRS)为背景,研究了大型挠性充液卫星建模和控制器设计问题.充液航天器内部液体晃动及其与飞行器姿态动力学的耦合,是当前国内外航天领域研究的
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该论文以跟踪与数据中继卫星(TDRS)为背景,研究了大型挠性充液卫星建模和控制器设计问题.充液航天器内部液体晃动及其与飞行器姿态动力学的耦合,是当前国内外航天领域研究的热门课题.该论文首先用流体力学原理给出了贮箱内液体晃动的一般力学描述.其次基于一定的等效原则,建立了常重力和微重力两种不同情况下的等效力学模型,即弹簧-质量-阻尼器模型,并给出了当液体晃动近似于线性运动时微重力下等效模型的基本参数,如晃动频率、晃动质量及晃动质量的位置等.通过把液体晃动视为卫星内的一个具有挠性的附件的运动,中继卫星的建模过程得到简化,同时满足了精度要求.该论文采用混合坐标法描述挠性飞器的构形,应用虚功形式的D Alembert原理建立TDRS精确动力学方程.所得动力学方程结构简单且具有一般性,适用于由一个刚体平台和多个挠性附件组成的复杂航天器系统的动力学描述.为了控制器设计的目的,该文对所建模型进行了简化.在简化模型的基础上,对具有简约型仿谢非线性的中继卫星系统,设计了变结构控制器,使天线按照预先给定的运动规律跟踪目标星,同时保持卫星在惯性空间稳定,并且抑制附件的弹性振动,满足给定的精度要求.最后给出了三个仿真算例,用以验证所得理论结果的正确性和有效性.
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