[發明專利]一種撓性航天器的自適應反步滑模主動隔振控制方法

在審

• 申請號: 201810870931.5
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN108828953A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 吳愛國;梁康;董瑞琦;張穎
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

本發明提供了一種撓性航天器的自適應反步滑模主動隔振控制方法，采用牛頓?歐拉方法來表示Stewart隔振平臺的動力學方程，采用音圈電機作為執行器，給出了解耦后的Stewart隔振平臺的動力學方程；然后將反步法和滑模控制結合，設計出反步滑模控制器，并針對外界擾動上界未知的情況，利用自適應控制的特點，在主動隔振控制中加上自適應控制，設計出自適應反步滑模控制器。本發明的有益效果是：主動隔振控制的效果較好，特別是對于振動幅值未知的情況。

技術領域

本發明涉及撓性航天器，尤其涉及一種撓性航天器的自適應反步滑模主動隔振控制方法。

背景技術

傳統撓性航天器在隔振控制上不考慮振動幅值上界未知的情況，主動隔振控制效果較差。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種主動隔振控制效果較好的撓性航天器的自適應反步滑模主動隔振控制方法。

本發明提供了一種撓性航天器的自適應反步滑模主動隔振控制方法，采用Newton-Euler方法(牛頓-歐拉方法)來表示Stewart隔振平臺的動力學方程，采用音圈電機作為執行器，給出了解耦后的Stewart隔振平臺的動力學方程；然后將反步法和滑模控制結合，設計出反步滑模控制器，并針對外界擾動上界未知的情況，利用自適應控制的特點，在主動隔振控制中加上自適應控制，設計出自適應反步滑模控制器。

作為本發明的進一步改進，建立由Newton-Euler方法(牛頓-歐拉方法)描述的Stewart平臺的動力學方程和音圈電機作為執行機構的動力學方程如下：

其中M,B,K∈R^6×6分別表示的是慣性矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣，表示的是向心力和柯氏加速度向量，Δ_s∈R⁶表示模型的不確定性，包括參數不確定性、未建模動態等，τ∈R⁶表示由6個支桿產生的廣義驅動力，w_s∈R⁶表示由外部干擾引起的干擾向量，是上平臺的廣義位置向量，m為載荷的質量，I₃為三階的單位矩陣，I∈R^3×3為轉動慣量矩陣，J∈R^6×6為雅克比矩陣，M_s＝diag([m₁,m₂,m₃,m₄,m₅,m₆]),m_i(i＝1,…,6)為可動支桿的質量，是支桿的阻尼系數，是支桿的剛度系數，f_m∈R⁶是每個支桿產生的驅動力，K_m＝diag([k_m1,k_m2,k_m3,k_m4,k_m5,k_m6])，k_mi(i＝1,…,6)為音圈電機的力矩系數，i_m＝[i₁,i₂,i₃,i₄,i₅,i₆]^T，i_j(j＝1,…,6)為線圈的電流強度，L＝diag([l_m1,l_m2,l_m3,l_m4,l_m5,l_m6])，l_mi(i＝1,…,6)表示的是電感系數，Δ_m∈R⁶表示音圈電機的不確定性，R_m＝diag([r_m1,r_m2,r_m3,r_m4,r_m5,r_m6])，r_mi(i＝1,…,6)表示直流電機的電阻，K_e＝diag([k_e1,k_e2,k_e3,k_e4,k_e5,k_e6])，k_ei(i＝1,…,6)表示反電動勢，w_m∈R⁶表示由外部振動引起的干擾向量，將會影響執行機構的性能，u＝[u₁,u₂,u₃,u₄,u₅,u₆]^T，u_i(i＝1,…，6)表示控制電壓。