● 摘要
由于制造业和航空航天领域的需求，柔性结构的控制问题得到越来越多的研究，其中一类重要的问题是研究空间柔性结构的旋转机动控制。本文研究的空间柔性结构由一个相对转轴对称的中心刚体和一个附加在刚体上的柔性臂构成，控制的目的是使空间柔性结构实现快速转动，且同时能够抑制其柔性部件的振动。本文的主要研究思路是：基于柔性结构的偏微分方程模型进行变结构控制器和鲁棒控制器设计，以避免控制器溢出等问题；基于柔性结构的近似线性模型，采用受控拉格朗日方法进行了控制器设计，以解决柔性结构欠驱动控制难点。论文所取得的主要结果是：1. 针对空间柔性结构的偏微分方程模型设计了变结构控制器，并对闭环系统的稳定性进行了分析。此方法能够显著减小变结构控制的抖振，并能有效克服系统模型中含参数不确定性问题。2. 针对空间柔性结构的偏微分方程模型设计了鲁棒控制器，并进行了闭环系统稳定性和误差分析。此方法能在存在模型不确定性时使闭环系统性能达到可接受的精度。3. 针对空间柔性结构的近似线性模型设计了基于受控拉格朗日方法的控制器，并证明了闭环系统的渐近稳定性。此方法有效地解决了柔性结构欠驱动控制的难点。文章对所提出的方法均进行了仿真研究，结果验证了所提出方法的有效性。