王宏伟,宋晓娟,吕书锋

(1.内蒙古工业大学机械工程学院,内蒙古呼和浩特 010051;2.内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特 010051)

1 引言

现代航天器携带液体燃料推进剂的质量占航天器总质量的比重不断增大,由于储液腔体的几何形状及航天器外部环境的复杂性,液体燃料所产生的晃动力及晃动力矩对整体系统动力学具有显著影响,由此产生液体晃动动力学和姿态控制已成为航天工业领域的重要问题之一[1].在对充液航天器进行控制系统设计及稳定性分析时,通常将等效力学模型纳入到耦合系统建模的过程中,常见的等效模型有球摆模型和弹簧质量模型.文献[2]利用等效球摆模型研究了卫星姿态机动过程中的液体晃动混沌动力学问题.文献[3]将液体燃料晃动等效为球摆模型,将输入成型技术和自适应动态逆控制方法相结合探讨了航天器姿态控制问题.文献[4]采用二阶弹簧–质量模型考虑了多模态液体燃料晃动问题,设计了自适应滑模控制器结合输入成型技术的混合控制策略.文献[5]采用复合3自由度(3DOF)刚性–球摆模型研究了充液航天器的大振幅横向晃动、旋转晃动和液体旋转起动问题.文献[6]研究了正弦干扰激励下液体燃料大幅晃动动力学问题.

现代航天任务要求航天器系统实现各种高精度、快速的全局响应姿态机动指令[7–8].在目前的文献中,大多数控制策略只考虑外部未知干扰和参数不确定的影响,并且假设……