姿态控制执行机构的微振动机理及控制方法研究

项目名称： 姿态控制执行机构的微振动机理及控制方法研究

项目编号： No.11302026

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 张尧

作者单位： 北京理工大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 飞轮和控制力矩陀螺作为航天器姿态控制的执行机构已经广泛应用于各类航天任务中。由于制造工艺和装配精度的限制，使得它们在运行中会产生一种小幅高频的微振动。这类微振动将会导致高分辨率对地观测卫星、激光通讯卫星、太空望远镜及空间微重力实验卫星等航天器上的有效载荷难以正常工作，使空间任务无法完成。为此本项目将以多体动力学和振动控制原理为主要理论基础，围绕航天器姿态控制执行机构的微振动机理和微振动控制方法进行系统深入的研究。主要研究内容：姿态控制执行机构的微振动机理，姿态控制执行机构微振动控制新方法，带有非线性隔振器的航天器动力学特性与控制特性分析。研究结果将为阐明执行机构微振动对航天器姿态控制过程中高精度和高稳定度的影响机理，弄清执行机构的微振动控制系统对航天器姿态控制特性的影响，为执行机构微振动控制和航天器姿态控制的一体化设计提供理论基础，支撑高精度高稳定度航天器的发展，促进我国航天技术的进步。

中文关键词： 飞轮；控制力矩陀螺；微振动；非线性隔振系统；姿态控制

英文摘要： The flywheel and the control moment gyro are widely used as the actuators of attitude control for the modern satellites. Because of the limitations of manufacturing process and assembly precision, these working actuators, like flywheel and control moment gyro, produce a number of small amplitude and high-frequency micro-vibrations. For high-resolution earth observation satellite, laser communication satellite, space telescope and spacecraft for space micro gravity experiments, these micro-vibrations caused by the actuator affect the orientation precision and stabilization of the payload. As a result, some space observing missions cannot be accomplished. To solve the problems induced by micro-vibrations of the actuator on satellites, this study conduct a systematic research into the mechanism and control of the micro-vibrations for the actuator based on the dynamics of multi-body and the theory of the vibration control. This study includes: (1) the mechanism of micro-vibrations for the actuator of attitude control, (2) the novel method to control the micro-vibrations for actuator, and (3) the analysis of the characteristics of dynamic and control of the spacecraft with nonlinear vibration isolator. The study focuses on solving the following open problems, such as how to analyze the influence of the micro-vibratio

英文关键词： flywheel；control moment gyroscope；micro-vibration；nonlinear vibration isolation system；attitude control