题目：复杂航天器建模与控制关键技术研究

    时代在发展，科技在进步，人们对航天器的研究也越来越深入，航天器的结构越来越复杂，因此也需要更精准的控制系统。本文以带有挠性帆板的复杂航天器为研究对象，研究了复杂航天器的建模、帆板结构分析以及姿态控制方法。主要内容如下：

（1）调研了动力学建模和姿态控制的国内外研究现状，并建立了姿态动力学模型，理论分析可见：挠性附件的振动与中心刚体的运动是相互耦合的。

（2）以软件ANSYS为工作平台，对太阳帆板进行模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析。首先建立了太阳帆板的有限元简化模型，并进行模态分析，得到了前十阶固有频率和模态振型；其次施加阶跃激振，采用完全法进行瞬态动力学分析；接着施加谐波载荷采用完全法进行谐响应分析；最后设计PID控制器，对挠性卫星进行姿态机动，与刚体卫星作比较，得到了挠性帆板对姿态控制的影响：挠性帆板的振动使得卫星的姿态控制的调节时间和超调量增大。

（3）提出了变论域自整定模糊PID控制器，并设计了新型伸缩因子，且论证了该伸缩因子的有效性；并将仿真结果与传统PID控制、模糊PID控制相对比。数值仿真结果表明：所提出的控制方案响应速度更快，超调量更小，不仅能够实现姿态的机动，而且挠性帆板的振动幅度大大减小。从而验证了该控制方案的有效性和可行性。

（4）基于奇异摄动理论，将挠性航天器的姿态动力学模型分解为快、慢两个子系统，并设计了基于滑模控制和最优控制的复合控制器，并在MATLAB/Simulink下进行了数值仿真，结果表明：所设计的复合控制律能较好地实现姿态稳定，且控制精度和姿态稳定度均较高。