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基于自适应逆控制的空间桁架结构振动主动控制

刘绍奎  闫桂荣  
【摘要】:空间桁架结构在航天工程中被广泛采用,如运载火箭仪器舱、人造卫星天线、星箭接口支架、空间站骨架结构、有效载荷的支撑平台等。由于特殊的工作环境,在轨运行的空间桁架结构必须满足特定的稳定性和振动的要求,决定了对其进行有效振动控制的必要性。这类结构具有柔性大,固有频率低,模态密集,模态耦合,阻尼小,质量轻等特性,传统的控制方法已经不能满足系统的强鲁棒性、高精度和高可靠性要求。因此,需要发展振动主动控制方法,其中采用智能元件或功能材料进行主动控制来抑制空间桁架结构的振动是最重要的一个研究内容,并成为近年来十分活跃的研究领域。在国外,尤其是美国和欧洲,在航天领域的智能结构技术研究已经开始步入实用阶段,特别是在航空航天结构振动主动控制以及健康诊断监测方面的应用较为广泛。目前我国用于航天工程的智能结构振动控制技术和现阶段快速发展的航天事业很不相称,和航天器研制的需求也脱节。为了提高我国新型航天器的竞争力,十分有必要对航天器智能结构振动控制技术进行实用性研究。基于以上考虑,论文以航天工程为研究背景,设计了空间智能桁架结构,提出一种基于ε-滤波RLS算法的自适应逆控制结构,分析了结构的收敛性,并将基于ε-滤波RLS (Recursive Least Squares)算法的自适应逆控制结构引入空间桁架结构的振动主动控制中,完成了结构振动的主动控制实验研究。空间智能桁架结构的振动主动控制实验结果表明,基于ε-滤波RLS算法的自适应逆控制方法在空间桁架结构的振动主动控制中是一种十分有效的方法。本研究为即将开展的航天器智能结构设计与控制奠定了良好基础。

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