The invention discloses an experimental system for coupling control of attitude and structural vibration of flexible spacecraft, which relates to the research field of spacecraft dynamics and control. The coupling control experimental system of flexible spacecraft attitude and structural vibration includes flexible spacecraft simulation subsystem, attitude control subsystem, vibration control subsystem and coupling control subsystem. The experimental system takes the flexible spacecraft simulator as the object, uses angle sensors, gyroscopes and other sensors to measure the attitude angular velocity of the spacecraft, piezoelectric patches and strain gauges to measure the vibration of the flexible structure, calculates and controls the output through the dSpace control system, drives the flywheel, reaction thruster and other attitude actuators to control the attitude, and at the same time drives the piezoelectric actuator to control the vibration. The invention has the function of simulating the rigid-flexible coupling dynamic characteristics of a real flexible spacecraft, and can verify the accuracy and validity of attitude control, structural vibration control and coupling control methods, thus laying a foundation for high-precision control of flexible spacecraft.
【技术实现步骤摘要】
一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统
本专利技术涉及航天器动力学与控制研究领域,具体设计一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统。
技术介绍
随着航天事业的发展,在需求牵引和技术推动下,一些挠性航天器呈现出高精度、高敏捷性、大型化、柔性化的发展趋势。同时,对地观测、空间激光通信、天文观测等航天任务对卫星平台的姿态控制技术提出了更高要求。由此,研究挠性航天器的高精度控制方法和实验技术具有重要的意义。然而,至今没有一种结合姿态控制与挠性结构弹性振动的耦合控制实验系统,既能实现姿态的机动、稳定,又能实现挠性结构的振动控制,同时实现对姿态控制算法、振动控制算法和耦合控制算法的验证。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题,提供一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统,实现姿态、挠性结构的振动控制,同时实现对姿态控制算法、振动控制算法和耦合控制算法的验证。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现:一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统,包括挠性航天器模拟子系统、姿态控制子系统、振动控制子系统和耦合控制子系统。所述的挠性航天器模拟子系统包含中心刚体模拟件、挠性结构模拟件和气浮台。中心刚体模拟件和挠性结构模拟件通过铰链连接构成一个整体,置于气浮台上,以实现微重力的功能。气浮台安装在实验室隔振地基上;整个挠性航天器模拟件为悬臂结构。所述的姿态控制子系统包含角度传感器、陀螺、相机等姿态敏感器,飞轮、反作用推力器等姿态执行器,AD/DA模块和功率放大器等。姿态敏感器安装在中心刚体上。所述的振动控制子系统包含应变片、压电片、加速度计等振动测量装置 ...
【技术保护点】
1.一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统,其特征在于:包括挠性航天器模拟子系统、姿态敏感器、姿态执行器、振动测量装置、振动控制装置、控制和采集系统;所述的挠性航天器模拟子系统包含中心刚体(2)、挠性结构模拟件(3)和气浮台(1);中心刚体(2)和挠性结构模拟件(3)通过铰链连接构成一个整体,置于气浮台(1)上,所述的气浮台(1),安装在实验室隔振地基上;整个挠性航天器模拟件为悬臂结构;所述姿态敏感器安装在中心刚体(2)上;所述姿态执行器驱动中心刚体(2)绕铅直轴顺时针或逆时针旋转;振动测量装置测量挠性结构模拟件(3)的结构应变和加速度信息;振动控制装置控制挠性结构模拟件(3)的振动;控制和采集系统发出控制信号并采集传感器的信号。
【技术特征摘要】
1.一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统,其特征在于:包括挠性航天器模拟子系统、姿态敏感器、姿态执行器、振动测量装置、振动控制装置、控制和采集系统;所述的挠性航天器模拟子系统包含中心刚体(2)、挠性结构模拟件(3)和气浮台(1);中心刚体(2)和挠性结构模拟件(3)通过铰链连接构成一个整体,置于气浮台(1)上,所述的气浮台(1),安装在实验室隔振地基上;整个挠性航天器模拟件为悬臂结构;所述姿态敏感器安装在中心刚体(2)上;所述姿态执行器驱动中心刚体(2)绕铅直轴顺时针或逆时针旋转;振动测量装置测量挠性结构模拟件(3)的结构应变和加速度信息;振动控制装置控制挠性结构模拟件(3)的振动;控制和采集系统发出控制信号并采集传感器的信号。2.如权利要求1所述的一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统,其特征在于:所述的中心刚体(2)为铝合金框架结构,外形为圆柱。3.如权利要求1所述的一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统,其特征在于:所述的挠性结构模拟件(3)为一块铝质薄板。4.如权利要求1所述的一种挠性航天器姿态与结构振动的耦合控制实验系统,其特征在于:所述姿态敏感器为光纤陀螺仪(4)、角度传感器、陀螺或相机。5.如权利要求1所述的一种挠性航天器姿态...
【专利技术属性】
技术研发人员:王杰,李东旭,刘望,邹杰,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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