中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (6): 1-7.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2012.06.001

• 研究探讨 •    下一篇

平衡空间到模态空间的反映射模型降阶方法

 曹丽, 周志成, 曲广吉   

  1. (中国空间技术研究院，北京100094)
  • 收稿日期:2012-05-08 修回日期:2012-07-04 出版日期:2012-12-25 发布日期:2012-12-25
  • 作者简介:曹 丽 1982年生，2008年获兰州理工大学工程力学专业硕士学位，现为中国空间技术研究院通信卫星事业部飞行器设计专业博士研究生。主要研究方向为复杂柔性航天器动力学建模与模型降阶。

ModelReducedMethodviaReverseProjectionfromBalancedSpacetoModalSpace

 CAO  Li, ZHOU  Zhi-Cheng, QU  Guang-Ji   

  1. (ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100086)
  • Received:2012-05-08 Revised:2012-07-04 Published:2012-12-25 Online:2012-12-25

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摘要： 针对内平衡降阶方法物理意义不清晰，平衡坐标无法由传感器直接测量的问题，文章基于柔性航天器动力学模型，提出了通过反映射实现平衡空间到模态空间的模型降阶方法。利用状态空间线性变换传递函数和特征值的不变性，通过平衡降阶模型零极点传递函数获得了与原系统相对应的特征频率，给出了平衡降阶模型与原模态子空间的映射关系，成功构造了反映射矩阵。频率响应及可控可观性分析结果显示，模态子空间降阶模型能够准确找到与原模型相匹配的状态变量，物理意义清楚，便于控制系统使用。

关键词: 内平衡降阶, 模态子空间, 反映射矩阵, 零极点传递函数, 可控可观性, 柔性航天器

Abstract: Duetotheindistinctphysicalmeaningsforinternalbalancingreductionandthedifficultyinextractingbalancecoordinatesfromsensorreadings,amodelreducedmethodfrombalancedspacetomodalspacewaspresentedviareverseprojectionbasedonthedynamicsmodelofflexiblespacecraft.Accordingtotheinvarianceofthetransferfunctionandtheeigenvaluesforstatespacetransformation,theeigenfrequencieswereobtainedbythezero-poletransferfunctionofbalancedreducedmodel.Thecorrespondingrelationshipbetweenthebalancedstatesandmodalcoordinateswasgivenandthereverseprojectionmatrixwasconstructed.Thefrequencyresponseandcontrollabilityandobservabilityanalysisshowsthatthestatesofreducedmodelinmodalsubspaceandthestatesoforiginalmodelarematched.Thereducedmodelwithdefinitephysicalmeaningisapplicabletosubsequentstructuralcontroldesign.

Key words: Internalbalancingreduction, Modalsubspace, Reverseprojectionmatrix, Zeropoletransferfunction, Controllabilityandobservability, Flexiblespacecraft