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4.1 输入成形器的设计 18
4.2 二级系统滑模控制和输入成形相结合的仿真 23
4.3 本章小结 28
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
挠性系统的控制是工程上普遍存在的控制问题。从大型起重机到挠性卫星，瞬态偏移和余振会对系统带来不好的影响。这也使得挠性结构控制成为控制工程研究领域的热点。
一个挠性系统的典型实例——起重机，常用于完成重要且高难度的操作任务，比如架设桥梁、修筑水坝、修建摩天大楼。起重机根据构造和性能的不同，可以分为轻小型起重设备，桥类起重设备，臂架类起重设备。虽然其中起重机的物理结构各种各样，但是他们的基本元素是一致的——用架空支撑电缆升起和运输货物。这也是起重机的最基本用途。但这个基本元素也引发了一个重大问题：移动时的振荡。起重机在工作时，吊钩的无规则运动往往给操作人员带来很多不必要的麻烦。操作人员在操作吊钩时，由于吊钩的晃动会碰到途中的障碍物。这样，吊钩的摆动和碰撞大大降低了操作人员的工作效率。但是，如果在起重机的控制中加入了输入成形技术，在完成运输货物过程中的情形将会完全不一样。操作人员可以轻易的绕开障碍物，避免碰撞，轻松完成任务。输入成形技术会采集操作人员对起重机发布的指令，并实时的修正操作命令，从而消除振动[1,5,8]。论文网
另一个工程实例——人造卫星。自从苏联在1957年10月4日发射了世界上第一颗人造卫星。世界各国的航天技术开始了飞速的发展。随后，美国、法国、日本也相继发射了人造卫星。我国于1970年4月24日发射了自己的第一颗人造卫星“东方红一号”。近几年，我国的航天事业发展迅速，今年6-8月份又将迎来天宫一号与神舟十号的对接。卫星在太空中承担着探测、利用空间，观测、跟踪目标，空间科学实验和交会对接等任务。卫星姿态控制是卫星测控、制导、导航与控制环节的关键。卫星姿态控制器设计的好坏将会影响到卫星的各项性能指标，甚至影响到卫星的稳定性。随着航天技术的飞速发展，人造卫星承担着越来越复杂的任务。为了节约发射成本，现代人造卫星的太阳能帆板与天线大多采用大型轻质挠性结构。这种刚柔耦合的结构设计会导致航天器在快速姿态机动时出现强烈的挠性振动，继而影响姿态机动的控制精度，重则会使卫星失去稳定性[1]。如1958年美国第一颗卫星“探险者1号”，由于卫星外围四根鞭状天线的弹性振动耗散很多能量而导致卫星失稳翻滚。1982年日本发射的技术实验卫星由于太阳帆板振动影响了卫星姿态，没能达到预期的效能。来~自^751论+文.网www.751com.cn/
由此可见，挠性系统的振动对系统带来了不好的影响。本文以挠性系统为背景，使用输入成形与滑模控制相结合的控制方法来解决挠性振动问题。其中输入成形技术能够有效抑制系统的残余振动。滑模控制通过控制量的切换使系统状态沿滑模面滑动，使系统在受到参数摄动和外界干扰时具有不变性，从而解决建模不确定性对挠性系统控制产生的不利影响[2,7]。
1.2 滑模控制技术简介与研究现状
1.2.1 滑模变结构控制的概念及其产生