[发明专利]基于分布式角动量的柔性结构振动能量一体化控制方法

权利要求书

1.基于分布式角动量的柔性结构振动能量一体化控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：在柔性结构上分布式安装若干个角动量交换装置和敏感器；

步骤二：建立柔性结构系统的振动方程、功率方程及量测矩阵；

步骤三：根据角动量交换装置选择角动量交换装置工作模式，选择能同时满足其他子系统功率需求、并实现柔性结构振动抑制的角动量交换装置操纵律，即实现基于分布式角动量的柔性结构振动能量一体化控制；

所述其他子系统是指：柔性结构上除了分布式角动量之外的全部子系统；

所述指满足其他子系统功率需求指：当其他子系统功率供过于求时，控制系统能够吸收其他子系统多余的能量，而当其他子系统功率供不应求时，控制系统能够释放能量补充其他子系统的需求；

所述实现柔性结构振动抑制指：当柔性结构振动时，控制系统能够主动抑制振动；当柔性结构不振动时或者振幅很小时，控制系统能够在保持结构良好阻尼的同时吸收或释放能量；

对于安装变速控制力矩陀螺的约束边界陀螺柔性结构，包括如下步骤，

步骤一：在约束边界柔性结构上分布式安装n个变速控制力矩陀螺，并共位安装n个角速度计；

步骤二：建立约束边界陀螺柔性结构的振动方程、功率方程及量测矩阵；

步骤2.1：建立约束边界陀螺柔性结构振动方程；

建立约束边界陀螺柔性结构振动方程为

其中：是柔性结构的模态坐标，k是描述柔性结构弹性运动模态坐标阶数；E_a表示带有变速控制力矩陀螺的柔性结构的模态质量矩阵；D_b和Λ_b分别代表刚度矩阵和阻尼矩阵；G是陀螺耦合矩阵；表征变速控制力矩陀螺的转子加速产生的广义模态力；Ω为转子转速矩阵，Ω＝[Ω₁,...,Ω_n]^T，Ω_i为第i个变速控制力矩陀螺的转子转速；是变速控制力矩陀螺的框架轴转动产生的广义模态力；为框架轴转速矩阵，为第i个变速控制力矩陀螺的框架轴转速；其中，

其中：和分别为柔性结构上质量微元dm的平动模态向量和转动模态向量；m_gi为第i个变速控制力矩陀螺的质量；J_gi为第i个变速控制力矩陀螺框架轴的转动惯量；J_ri为第i个变速控制力矩陀螺飞轮的转动惯量，A_b,gi为第i个变速控制力矩陀螺框架轴坐标系f_gi到柔性结构本体坐标系f_b的坐标转换矩阵，和是A_b,gi的列子矩阵；和是中的项，和是R_gi的行子矩阵；框架轴运动为小量，则

其中：中的上标“⁰”表示等于在初始时刻的值；

步骤2.2：建立约束边界陀螺柔性结构的功率方程；

约束边界陀螺柔性结构的储、放能功率为

其中：

步骤2.3：建立约束边界陀螺柔性结构的量测矩阵；

各个角速度传感器的测量方向与初始时变速控制力矩陀螺以“控制力矩陀螺”模式工作产生的转矩方向一致，则量测矩阵为

其中：为第i个敏感器测量值，则有其中

步骤三：根据所选择的角动量交换装置工作模式，选择能同时满足其他子系统功率需求、并实现柔性结构振动抑制的角动量交换装置操纵律，即实现基于分布式角动量的柔性结构振动能量一体化控制。