智能压电材料MFC在太阳电池阵帆板上的主动抑振研究

摘要：

为了有效解决空间太阳电池阵帆板由于振动对航天器位姿的干扰问题,进一步提高卫星和轨道器的飞控稳定性及其自身的指向精度(对地和对日定向),设计了一套太阳电池阵帆板主动抑振地面实验系统,研究了压电纤维复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)的主动抑振机理,采用模态应变能最大理论确定了MFC的最佳粘贴区域.设计了一款PID自整定控制器,开展了太阳电池阵帆板系统的主动抑振实验,验证了PID自整定控制算法的可行性.实验中分别进行了自由振动状态下的抑振以及引入正弦干扰和白噪声干扰下的抑振研究.实验结果表明,在未施加主动控制时,帆板自由振动趋于稳定的时间超过40 s;在采用了基于PID自整定算法的主动控制后,帆板的自由振动可在3 s内趋于稳定.此外,在上述正弦和随机白噪声两种信号干扰激励下,帆板的自激振动均能在3～5s内得到有效控制,并且主动控制前后帆板稳定于平衡位置的幅值从18 mm降到了3 mm,抑振效率达到6倍,效果明显.此外,通过对时域信号进行傅里叶变换,从频谱曲线可知其抑振效果也非常显著,响应幅值最大从24 mm降低到了6 mm,抑振效率也达到4倍.

关键词：主动控制、太阳能电池阵、MFC、PID自整定

所属期刊栏目：35

分类号：TB535;V414.4+2(声学工程)

资助基金：国家自然科学基金;辽宁省兴辽英才计划资助项目;辽宁省兴辽英才计划资助项目;中国科学院青年创新促进会项目

在线出版日期：2022-07-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：536-543