空间引力波探测中无拖曳控制方法研究

作     者：刘伟 高扬 LIU Wei;GAO Yang

作者机构：中国科学院空间应用工程与技术中心中国科学院太空应用重点实验室北京100094 中国科学院大学北京100049 

基　　金：中国科学院空间科学(二期)战略性先导科技专项 

出 版 物：《中国科学：物理学、力学、天文学》 (Scientia Sinica Physica,Mechanica & Astronomica)

年 卷 期：2020年第50卷第7期

页      码：108-118页

摘      要：本文面向空间引力波探测"高精度"要求,从动力学与控制论的角度,对无拖曳卫星控制系统进行了研究.参考LISA Pathfinder模型,无拖曳卫星包含两个检验质量,其控制系统包括卫星平台姿态控制回路、无拖曳控制回路和静电悬浮控制回路.无拖曳控制回路采用无拖曳控制技术,检验质量处于自由落体状态,控制卫星平台"强跟随"检验质量,实现检验质量和卫星平台的高微重力水平.静电悬浮控制回路采用了主动隔振控制技术,控制检验质量"弱跟随"卫星平台,衰减从卫星平台传递到检验质量的振动扰动,实现检验质量的高微重力水平,同时避免检验质量与传感器的电极笼碰撞.基于Proportional-Integral-Differentive(PID)控制算法,分析了两种控制技术的频域特性,并推导了PID控制器参数的计算公式,由此可以根据控制性能要求快速地确定控制器参数.随后,本文提出了一种控制策略,设计了PID控制器,通过数值仿真验证了控制策略的有效性和控制器参数的准确性.

主 题 词：引力波探测 无拖曳控制 主动隔振控制 高精度 Proportional-Integral-Differentive(PID) 

学科分类：07[理学] 070401[070401] 0704[理学-天文学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/SSPMA-2019-0386

馆 藏 号：203947791...