空间四星绳系闭合系统自旋平衡构型保持控制

摘要

针对空间四星绳系闭合系统自旋平衡构型的不稳定特性,建立四星绳系闭合系统动力学模型并设计构型保持控制器,使系统始终处于稳定自旋状态.提出以Golay-3分布的空间四星绳系闭合系统,分析该系统的动力学特性,利用拉格朗日方程推导动力学模型的数学形式.根据动力学方程得出自旋平衡构型,分析表明,系统自旋时在系绳拉力作用下构型平面内的运动具有稳定性,构型平面指向会发散.推导构型平面指向的非线性调节器方程,考虑到研究对象受外界干扰的不确定性,为了增强系统的鲁棒性,设计基于符号函数和基于饱和函数的滑模变结构控制器.仿真表明,两种控制器都具有较强的鲁棒性,可以保持四星闭合系统自旋构型,采用基于饱和函数的软变结构策略可以明显地减少控制系统抖振.