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摘要随着航空航天技术的发展，柔性结构被广泛的应用于航天器的设计中。但是，由于柔性材料是非线性的，其动力学模型十分的复杂，所以有关柔性结构的建模和控制一直是工程控制界的难点与热点。本论文介绍了目前工程界对于柔性结构的建模和控制方法，并立足于一套LY12（硬铝）智能材料的柔性臂系统，分析了该柔性结构系统的动力学模型，建立了柔性臂的特征模型，并且分别讨论了传统PID控制、模糊PID控制和基于特征模型的自适应控制三种控制方式，并对控制效果进行了仿真分析。最终完成柔性结构的建模和控制设计。19258
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关键词 柔性结构 特征建模 传统PID控制 模糊PID控制 自适应控制
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Characteristic modeling and the Active Control Of flexible structures
Abstract
With the development of aerospace technology, flexible structure is widely used in spacecraft design. However, because the flexible material is nonlinear dynamic and very complex, the modeling and control of flexible structures has been the difficulty of engineering controls and a hot sector. This paper describes the current engineering methods for modeling and control of flexible structures, and based on a set of LY12 (Duralumin) flexible arm system intelligent materials, analyzed the dynamic model of the flexible structure of the system, the establishment of a flexible arm features model and discuss the traditional PID control, fuzzy control and PID control model based on adaptive features three control methods, and the control effect is simulated. The final completion of the modeling and control design of flexible structures.
Keywords flexible structure characteristic modeling PID control fuzzy PID control Adaptive Control
目 录
1 引言 1
1.1 柔性结构的介绍及相关问题 1
1.2 目前对柔性结构的建模和控制方式 1
1.2.1 柔性结构的建模 2
1.2.2 柔性结构的控制 2
1.3 本文采用的建模及控制方法 3
2 柔性结构特征建模 4
2.1 特征建模的意义及特点 4
2.2 高阶线性定常系统的特征建模 4
2.3基于柔性臂结构的特征建模 5
3 柔性结构的控制 11
3.1 基于传统PID控制的控制器设计及仿真 11
3.1.1 PID控制系统组成概述 11
3.1.2 LY12（硬铝）智能材料的柔性臂PID控制器设计 13
3.2 基于模糊PID控制的主动自适应控制器设计及仿真 14
3.2.1 模糊PID控制系统组成概述 15
3.2.2 LY12（硬铝）智能材料的柔性臂模糊PID控制器设计 17
3.3 基于特征模型的柔性臂自适应控制 20
3.3.1 广义预测隐式自适应控制 21
3.3.2 LY12（硬铝）智能材料的柔性臂自适应控制器设计 21
3.4 三种控制方式的比较 24
结 论 25
致 谢 26
参考文献 28
1 引言
近年来，随着科学的发展和技术的进步，柔性材料在航空航天和机器人技术领域中的应用已经得到了长足快速的发展,而为了满足空间航天器的指向控制和机器人末端控制的高精度需求，对于柔性材料的控制已经成为当前人们研究的热点和迫切需要解决的问题。虽然目前对于智能结构的主动控制，人们已经取得了很大的进展，但是还是有大量的问题需要我们解决。例如，复杂的柔性结构很难建立其动力学模型，并且即使建立了其模型，模型本身也是高阶非线性时变系统，其控制器很难设计。而采用截断模态进行模型进行降阶还会带来观测和控制溢出的问题。所以，目前迫切需要我们提出一种新的建模和控制方法。