太陽能帆板關節(jié)展開機構的設計與實現.pdf

1、隨著科學技術的飛速發(fā)展,以及空間探索活動的不斷增多,人們對航天器機構在功能、精度、穩(wěn)定性以及可靠性方面的要求日益提高,目前的一些航天器機構已經漸漸不能滿足人們的要求。本課題正是基于這種背景下,提出了一種新型的“太陽能帆板關節(jié)展開機構”,該機構是根據電磁體和永磁體的相互作用原理進行設計制造的。本文正是以實現該機構為研究目標,從基礎理論、結構設計與優(yōu)化分析、試驗測試及相關控制技術幾方面進行了系統(tǒng)的研究。全文主要有以下四個方面的內容:

2、　　(1)介紹關節(jié)展開機構的核心部件—電磁-永磁驅動關節(jié)的設計方案和驅動原理,建立其數學模型。通過軟件Ansoft Maxwell對方案進行了電磁場有限元仿真,計算結果證明了方案的可行性。根據磁路相關原理建立了驅動關節(jié)的電磁扭矩估算模型,并基于該模型建立了系統(tǒng)動力學方程。
　　(2)介紹電磁-永磁驅動關節(jié)的詳細設計過程,并對樣機進行試驗測試研究。設計并加工初級樣機,通過測試分析對其結構進行改進設計,完成驅動關節(jié)樣機的實現,對樣機扭

3、矩特性進行詳細測試分析,結果表明,樣機具有起動扭矩大、過程扭矩平穩(wěn)、扭轉剛度可調等特點。
　　(3)介紹基于關節(jié)展開機構的太陽能帆板的有限元模態(tài)分析,詳細研究展開關節(jié)扭轉剛度對帆板整體模態(tài)的影響。結果表明,扭轉剛度對帆板整體模態(tài)影響較大,可以通過關節(jié)展開機構,對帆板整體的動力學特性進行調節(jié)。
　　(4)介紹關節(jié)展開機構及其系統(tǒng)的控制方法,搭建試驗平臺,驗證關節(jié)展開機構的性能。從開環(huán)控制、閉環(huán)控制以及振動控制三個方面對太陽能帆