A composite disturbance observer and H_∞ control scheme for flexible spacecraft with measurement delay and input delay

In this paper, the attitude control algorithm of flexible spacecraft with unknown measurement delay and input delay based on disturbance observer is designed. The influence of measurement delay and input delay on the attitude control system and disturbance observer is analyzed. The disturbance estimation error equation is transformed into a differential system with a pure delay. Then, the observer gain is chosen based on the 3/2 stability theorem to ensure the stability and disturbance attenuation performance of the pure delay system. Next, the controller gain is designed based on the Linear Matrix Inequality(LMI) approach to guarantee the stability of the composite system and achieve H_∞ performance with two additive delays. The simulation results show that the proposed method can improve the anti-disturbance ability of the attitude control system.     

PDE model-based boundary control of a spacecraft with double flexible appendages under prescribed performance

This paper investigates a boundary control scheme of a spacecraft with double flexible appendages under prescribed performance. The flexible spacecraft system comprises a rigid central hub and two flexible appendages regarded as continuum models, so that the motion of the system can be portrayed by using partial differential equations (PDEs). In this paper, only one control torque and two control forces are applied to guarantee the desired attitude angle of the spacecraft and simultaneously suppress the vibration of the two flexible appendages. Moreover, the angle tracking error of the spacecraft can be restricted in a small residual set under a minimum convergence rate by adopting the prescribed performance technique (PPT). The stability of the boundary control is analyzed by employing LaSalle’s invariance principle. Finally, the feasibility of the proposed controller is verified through numerical results.     

柔性空间机械臂的自适应H∞容错抑振混合控制

针对关节执行器存在部分失效(PLCE)故障的漂浮基柔性空间机械臂系统,提出一种自适应H∞容错抑振混合控制算法。结合拉格朗日法与弹性振动理论推导出了系统的动力学微分方程,并截取反映柔性臂杆主振型的前两阶模态作振动分析。根据奇异摄动原理对系统进行降维,并将其分解为一个刻画刚性臂杆轨迹跟踪的慢变子系统与一个刻画柔性臂杆模态振动的快变子系统;由此设计了由慢变子系统的自适应H∞容错控制器及快变子系统的线性最优减振控制器组成混合控制器。与传统容错控制器相比,所设计的自适应H∞容错控制器具有无需获取故障先验知识的优点。对比仿真结果表明：慢变子系统的容错控制器对于PLCE型关节执行器故障具备较强的鲁棒性,快变子系统的线性最优减振控制器能够将柔性臂杆的振动模态调节至较低水平,从而校验了理论分析的正确性与混合控制策略的有效性。     

空间太阳能电站姿态运动-结构振动耦合建模与分析

针对多旋转关节空间太阳能电站构型,利用基于能量等效原理的连续体等效方法将其等效为柔性梁模型,并考虑重力梯度影响,建立了姿态运动与结构振动的耦合动力学模型;结合Runge-Kutta 法和Newmark法的优点,提出了适用于求解姿态运动与结构振动耦合动力学方程的改进算法,相比于经典Runge-Kutta 法大幅提高了效率;利用改进算法得到了不同参数下的动力学响应。在此基础上,推导了结构振动量级随结构尺寸的六次方量级增加的规律,仿真结果表明尺寸过大引发不稳定现象;分析了姿态运动和重力梯度对结构振动频率和振幅的影响;发现了姿态运动周期受结构柔性影响而增大的现象,这种现象在低轨以及大初始姿态角下影响更为明显。     

μ方法在挠性航天器鲁棒控制设计中的应用

本文通过对带有挠性附件的一类航天器的鲁棒控制器之设计说明μ方法在不确定挠性航天器姿态控制中的应用。该方法不仅能有效地处理外部干扰以及未建模动态，而且还能直接讨论模型参数的变化，具有较大的应用潜力。但μ最优控制器倾向于激发系统未建模动态，在实际应用中必须特别注意     

振动抑制智能结构中智能材料配置和反馈增益的同时优化

针对空间挠性结构的振动抑制问题 ,提出一种对智能材料执行器 /敏感器配置 (包括位置和尺寸 )和反馈增益同时优化的新设计方法。在系统动力学模型和优化指标中 ,考虑了智能材料对被控结构的质量和刚度特性的影响 ,所得到的最优解不依赖于系统的初始状态     

柔性多体系统动力学实验研究

本文针对一平面两杆机构开展了柔性多体系动力学实验研究。文中介绍了实验系统的组成；阐述了基于应变法测量作大范围运动柔性梁弹性振动位移的原理；描述了包括模态分析和动力学响应实验在内的实验过程和结果，通过与相应仿真结果的对比分析证实了实验结果的准确性和可靠性。     

挠性结构卫星单轴气浮台的模糊控制

将在线变动模糊划分的模糊控制应用在挠性结构卫星单轴气浮台全物理仿真实验中，实现挠性结构的大角度机动控制，获得了机动性能好、稳态精度高的结果。在模糊控制中，模糊集合的划分在控制过程中在线变动，自动确定模糊集合隶属函数的参数，需人工设置的控制器参数很少，只需调整一个控制能量分配参数，易于应用到实际控制过程中。     

挠性仿真台的动力学与控制

本文以挠性单轴气浮台为对象，讨论了其动力学模型的建立，并采用现代控制理论，对其进行了系统最优控制的设计，给出的仿真结果证明了本方法的有效性。     

柔性空间结构高阶有限元模型与主动振动控制研究

应用压电材料实现大型柔性空间结构的振动控制引起了广泛关注。针对上下表面粘贴压电层的复合层梁结构，采用高阶位移场模型，利用线性热压电本构关系和Hamilton原理导出了层梁结构的高阶有限元模型。电势和温度沿厚度方向的分布均采用线性模型。采用常增益速度负反馈控制、Lyapunov反馈控制和基于独立模态的线性二次型调节器（LQR）设计主动控制器，实现了层梁结构脉冲激励和热载荷作用下的振动主动控制。仿真结果表明，LQR方法更能有效的实现结构振动控制，其振动衰减时间较短，作动器峰值电压更低，但不能消除热载荷引起的结构静变形。