帶柔性天線衛(wèi)星的動力學(xué)與機動控制研究.pdf

1、由于天線和太陽帆板等柔性部件的存在，載有可展開天線的衛(wèi)星存在著剛?cè)狁詈闲?yīng)，影響星載天線的精度和衛(wèi)星姿態(tài)的穩(wěn)定性，因此在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，必須進行衛(wèi)星剛?cè)狁詈隙嗳狍w系統(tǒng)動力學(xué)的研究。本文以某載有可展開天線的衛(wèi)星為研究對象，對星載天線的結(jié)構(gòu)模態(tài)和間隙運動副展開動力學(xué)進行了研究，建立了天線-衛(wèi)星系統(tǒng)多柔體動力學(xué)模型，仿真分析了衛(wèi)星多柔體系統(tǒng)的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)特性，并利用該剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型進行了衛(wèi)星姿態(tài)機動控制方法研究。
　　首先采用

2、有限元分析軟件建立了徑向肋式可展開天線的精細(xì)有限元模型，并進行結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，得到天線收攏狀態(tài)和展開狀態(tài)的模態(tài)頻率及模態(tài)振型。其次研究了運動副間隙中的碰撞原理，并建立了合理的間隙碰撞模型，利用該間隙模型對天線展開過程進行了仿真，分析了展開過程中間隙產(chǎn)生的碰撞力對衛(wèi)星本體姿態(tài)以及天線展開精度的影響。然后對天線-衛(wèi)星多柔體系統(tǒng)進行了合理的假設(shè)和簡化，根據(jù)擬坐標(biāo)拉格朗日方程，推導(dǎo)了天線-衛(wèi)星系統(tǒng)的多柔體動力學(xué)模型，并利用該動力學(xué)模型研究了衛(wèi)星系

3、統(tǒng)的剛?cè)狁詈蠁栴}，分析了可以抑制剛?cè)狁詈献饔玫囊蛩?，從原理上對衛(wèi)星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化提供參考。最后基于天線-衛(wèi)星系統(tǒng)多柔體動力學(xué)模型，設(shè)計了多柔體動力學(xué)模型姿態(tài)機動的控制律，利用陷阱濾波器抑制了撓性附件振動模態(tài)對系統(tǒng)的影響，并對衛(wèi)星姿態(tài)機動過程進行了仿真，結(jié)果表明該控制策略對實現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)機動過程的穩(wěn)定性是有效可靠的。
　　本文的研究結(jié)果已應(yīng)用于某衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化以及其載有的天線的結(jié)構(gòu)分析，并已為該衛(wèi)星控制系統(tǒng)的分析設(shè)計提供了理論