空间大型柔性结构的模型降阶、控制设计与实验研究

本项目以太阳能帆板、航天器、捆绑式运载火箭为对象，开展柔性结构系统的模型降阶与主动控制的研究，内容包括：（1）内平衡降阶方法的深入探讨，研究内平衡模态空间与物理空间之间的转换关系，为内平衡方法的工程应用奠定理论基础；（2）模型降阶的一体化降阶技术，研究一种先局部、后整体的模型降阶技术，其中局部降阶采用模态综合法，整体降阶采用模态价值分析方法或内平衡降阶方法；（3）基于输入和输出的模型降阶技术，研究一种基于输入和输出的柔性结构的OKID时域建模方法，所建低维模型可直接用于主动控制设计；（4）主动控制设计，研究基于降阶模型的鲁棒控制设计方法；（4）实验验证，对以上理论研究内容进行实验验证。因为柔性结构系统在航空航天、机器人等许多高科技领域有着重要的工程应用背景，因此本项目的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

原定研究内容：.本项目以太阳能帆板、航天器、捆绑式运载火箭为对象，开展柔性结构系统的模型降阶与主动控制的研究，内容包括：（1）内平衡降阶方法的深入探讨，研究内平衡模态空间与物理空间之间的转换关系；（2）模型降阶的一体化降阶技术，研究一种先局部、后整体的模型降阶技术；（3）基于输入和输出的模型降阶技术，研究一种基于输入和输出的柔性结构的OKID时域建模方法，所建低维模型可直接用于主动控制设计；（4）主动控制设计，研究基于降阶模型的鲁棒控制设计方法；（5）实验验证，对以上理论研究内容进行实验验证。..完成情况：.本项目完成了预定的所有研究内容：（1）提出了一种从物理传感器测量信号中提取内平衡模态坐标的方法，并且进行了实验验证；（2）提出了一种柔性结构的一体化模型降阶技术，其中其中局部降阶采用模态综合法，整体降阶采用模态价值分析方法或内平衡降阶方法；（3）对基于系统输入和输出数据的系统挠性参数辨识和系统低维动力学建模进行了深入研究，并且进行了实验验证；（4）采用鲁棒控制等多种控制方法对基于降阶模型的柔性结构的主动控制进行了研究，并且进行了实验验证。.本项目研究共发表科技期刊文章28篇，其中英文文章13篇，SCI检索源文章11篇，EI检索源文章18篇；培养研究生7名，其中博士生1名和硕士生6名，并且全部毕业，而且1人的学位论文已经申报2013年度上海市优秀研究生学位论文，目前正在评审中。项目研究期间，参加了14个国内外学术会议，邀请了4位国外学者来华学术交流（美国加州大学、密西根大学、新墨西哥州立大学各1名，新西兰奥克兰大学1名）；本人个人入选2013年度上海市领军人才后备队计划。