基于模态辨识与PSO优化的挠性航天器模糊自适应控制

张隆; 郁丰

doi:10.16356/j.2097-6771.2026.02.020

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基于模态辨识与PSO优化的挠性航天器模糊自适应控制

更新时间：2026-04-30

- 基于模态辨识与PSO优化的挠性航天器模糊自适应控制
- Fuzzy Adaptive Control of Flexible Spacecraft Based on Modal Identification and PSO Optimization
- 南京航空航天大学学报 2026年58卷第2期页码：441-448
- 作者机构：
  
  南京航空航天大学航天学院，南京 211106
- 作者简介：
  
  郁丰，男，研究员，博士生导师，E-mail：yufeng@nuaa.edu.cn。
- 基金信息：
- DOI：10.16356/j.2097-6771.2026.02.020
  中图分类号： V47
- 收稿：2025-03-05，
  
  修回：2025-07-24，
  
  纸质出版：2026-04-28
- 稿件说明：
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张隆，郁丰. 基于模态辨识与PSO优化的挠性航天器模糊自适应控制［J］. 南京航空航天大学学报（自然科学版），2026，58（2）：441⁃448.

ZHANG Long， YU Feng. Fuzzy adaptive control of flexible spacecraft based on modal identification and PSO optimization［J］. Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics（Natural Science Edition），2026， 58（2）：441⁃448.
张隆，郁丰. 基于模态辨识与PSO优化的挠性航天器模糊自适应控制［J］. 南京航空航天大学学报（自然科学版），2026，58（2）：441⁃448. DOI： 10.16356/j.2097-6771.2026.02.020.

ZHANG Long， YU Feng. Fuzzy adaptive control of flexible spacecraft based on modal identification and PSO optimization［J］. Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics（Natural Science Edition），2026， 58（2）：441⁃448. DOI： 10.16356/j.2097-6771.2026.02.020.

摘要

大型挠性航天器所携带的挠性附件在空间环境中容易产生低频振动，通过结构耦合对航天器姿态稳定性产生影响。本文提出将加速度信号映射至模态空间进行模态辨识的方法，并使用基于辨识结果与粒子群优化（Particle swarm optimization ，PSO）的模糊自适应控制方法用于低频挠性航天器的振动抑制。最后，通过仿真实验表明，所提辨识方法可有效降低模态混叠给辨识带来的影响，辨识误差均在2%以内；控制方法能够大幅削减模态振动，第一阶模态振动幅度衰减达70%，第二阶模态振动幅度衰减达50%，且系统调节的响应速度提升65%。

Abstract

Flexible appendages carried by large flexible spacecraft are prone to low-frequency vibrations in the space environment， which affect attitude stability through structural coupling. This paper proposes a modal identification method by mapping acceleration signals into the modal space. Furthermore， a fuzzy adaptive control approach， integrating the identification results with particle swarm optimization （PSO）， is employed for low-frequency vibration suppression in flexible spacecraft. Simulation results demonstrate that the proposed identification method effectively reduces the impact of mode aliasing on identification， with all identification errors remaining below 2%. The control method significantly attenuates modal vibrations， achieving reductions of up to 70% in the first-mode vibration amplitude and 50% in the second-mode vibration amplitude. Moreover， a 65% improvement in system response speed is achieved.

关键词

Keywords

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