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一类带柔性附件充液航天器姿态机动控制
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:力学学报
  • 时间:2012
  • 页码:415-424
  • 分类:O313.7[理学—一般力学与力学基础;理学—力学]
  • 作者机构:[1]北京理工大学宇航学院力学系,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金(11072030),教育部博士点基金(20080070011),教育部留学归国人员基金(20080732040)和北京市重点学科建设资助项目.
  • 相关项目:欠驱动燃料晃动及航天器姿态跟踪自适应控制研究
中文摘要:

基于Lyapunov稳定性理论研究了用动量轮控制一类带轻质悬臂梁附件的充液航天器的姿态机动控制问题,其中晃动液体用黏性力矩球摆模型代替,悬臂梁附件用若干集中质量代替.用动量矩定理和Lagrange方程分别推导得到航天器主刚体、等效球摆、等效集中质量的动力学方程,所用反馈控制律包含了与动量轮角加速度密切相关的权重因子,利用系统初、终状态和到达最终姿态所需时间解析确定此权重因子.同时利用Lyapunov稳定性理论得到了实现最终姿态机动的稳定性判据.数值仿真表明所用控制律的有效性,分析附件的相对主刚体平面的转角、相对系统质心的高度、长度、刚度、质量、阻尼系数和到达最终姿态所需时间等因素对控制过程中航天器剩余章动角的影响大小.

英文摘要:

Attitude reorientation control by momentum transfer via Lyapunov stability theory for liquid- filled spacecraft with lightweight cantilever appendage is studied. The sloshing liquid is substituted by a viscous pendulum ball, and the cantilever appendage is substituted by several concentrated particMs. Dynamics equations of the major rigid body, the pendulum ball, and the concentrated 15articles are derived through the theorem of moment of momentum and Lagrange equation. The feedback control law used a weighting coefficient related nearly with the angular acceleration of the wheel, which can be determined by the initiM and final states of the system and the steady state time of attitude maneuver. A criterion guarantying to achieve attitude reorientation is attained by Lyapunov stability theorem. Numerical simulations indicate the validity of the control law. Sensitivity of residual nutation angle of the spacecraft is analyzed to the rotation angle of the appendage to the plaae of the major rigid body, the relative height of the appendage to the center of mass of the system, the length of the appendage, the rigidity of the appendage, the mass of the appendage, the vibration damping of the appendage and the steady state time of the attitude maneuver.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332