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空间可展开天线是现代空间天线的一个主要的发展趋势,具有广泛的应用前景,各国竟相发展这项技术。由于这种天线在结构上具有尺寸大、重量轻、柔性大的特点,故在天线的展开运动过程中,结构的弹性变形与整体的刚性大位移存在着的强耦合现象成为不可忽视的因素。从而使得大型可展开大线在动力分析、结构设计和控制上存在许多难点,引起了国内外众多专家和学者的广泛关注。
本学位论文围绕空间可展开天线控制策略、控制方法这个专题,针对单个天线臂从动力学建模、控制策略分析、控制器设计与仿真以及试验系统进行了初步的分析。主要研究内容为:
介绍了柔性机械臂的动力学建模方法,基于假设模态法和第二类拉格朗日方程,建立了单个柔性天线臂的动力学方程。
根据天线臂线性化动力学模型,建立了包含电机速度环在内的被控系统位置控制的完整数学模型。利用经典控制理论对天线臂运动控制系统的稳定性进行了分析研究,设计了PID控制器和H∞鲁棒控制器,并对两种控制器的性能进行了比较。
介绍了智能控制中BP神经网络的结构和基本算法,设计了BP神经网络PID控制器。通过仿真与常规PID控制进行了比较分析,得出两种控制策略各自的优、缺点。
介绍了天线物理实验样机控制系统的基本组成,初步设计了天线物理实验样机控制系统。