基于压电纤维复合材料的航天器动力学建模与振动抑制

摘要

压电纤维复合材料(MFC)在柔性航天器振动的主动抑制中拥有很好的应用前景.利用哈密顿原理和压电驱动的载荷比拟方法,建立了带有MFC压电驱动的离散形式的刚柔耦合动力学方程,采用线性二次型最优控制(LQR)算法进行了主动控制.结果表明:在航天器的柔性体受到脉冲载荷激励的条件下,使用MFC驱动器可以实现对航天器挠性振动的快速抑制,并且同时保持中心刚体姿态的稳定性,即能够实现挠性振动与姿态运动的协同控制.基于MFC的主动控制方法对高频响应也具有较好的控制效果.对于柔性占优的航天器,采用MFC的主动控制优于被动控制.本文方法在处理具有复杂柔性体的航天器时更具优势,更适合于工程应用.