可重復(fù)展收太陽(yáng)能電池陣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著空間開(kāi)發(fā)與深空探測(cè)等空間活動(dòng)的日益增加，太陽(yáng)能電池陣的研發(fā)工作越來(lái)越受到人們的重視。作為航天器能源系統(tǒng)的重要組件，太陽(yáng)能電池陣性能的好壞直接影響到航天器工作的可靠性。為此，本文針對(duì)一種空間飛行器的任務(wù)需求，開(kāi)展可重復(fù)展收太陽(yáng)能電池陣機(jī)構(gòu)的研究工作，并完成太陽(yáng)能電池陣多剛體動(dòng)力學(xué)模型的建立和仿真工作。
　　對(duì)國(guó)內(nèi)外展收機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析并結(jié)合特定的任務(wù)需求，提出了一種采用機(jī)械臂支撐、鋼絲繩索驅(qū)動(dòng)、同步展開(kāi)、T型布置、對(duì)日跟蹤定向的單翼

2、可重復(fù)展收太陽(yáng)能電池陣機(jī)構(gòu)的總體方案。圍繞該總體方案對(duì)太陽(yáng)能電池陣的重要功能模塊組件進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，初步確定了以四連桿為基礎(chǔ)的三自由度機(jī)械臂構(gòu)型，以單關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的鋼絲繩索外展式板間展收方案、以V型塊定位、艙門(mén)壓緊的定位鎖緊方案。滿足收攏和展開(kāi)到位限位的需求，確定了機(jī)械臂臂桿尺寸參數(shù)；考慮到輸出轉(zhuǎn)角和輸出力矩等要求，完成了模塊化關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)機(jī)電限位裝置的設(shè)計(jì)與加工；在確定基板外部尺寸的基礎(chǔ)上，采用多目標(biāo)優(yōu)化理論，確定了基板內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸，完成了板

3、間展收等裝置的設(shè)計(jì)工作。
　　對(duì)關(guān)節(jié)軸承、諧波減速器和基板等模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，獲得了相應(yīng)的等效模型和等效力學(xué)參數(shù)，獲得了基板模態(tài)中性文件，為后文剛?cè)狁詈夏Ｐ妥龊脺?zhǔn)備工作。獲得整機(jī)簡(jiǎn)化模型后，對(duì)整機(jī)進(jìn)行收攏和展開(kāi)狀態(tài)下的模態(tài)分析，獲得可重復(fù)展收太陽(yáng)能電池陣機(jī)構(gòu)前6階模態(tài)頻率和振型。
　　建立了太陽(yáng)能電池陣的帶拉格朗日乘子的閉環(huán)有根非樹(shù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)Matlab進(jìn)行求解，并與Adam仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。

4、在此基礎(chǔ)上，利用Adams軟件對(duì)太陽(yáng)能電池陣多剛體模型和剛?cè)狁詈夏Ｐ瓦M(jìn)行了仿真，分析了柔性體的引入對(duì)各關(guān)節(jié)在展開(kāi)過(guò)程中控制力矩的影響。
　　對(duì)機(jī)械臂的關(guān)節(jié)的性能進(jìn)行了測(cè)試，主要包括定位精度和承載能力。為此，設(shè)計(jì)研發(fā)了關(guān)節(jié)性能測(cè)試平臺(tái)，對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行了標(biāo)定，獲得了旋轉(zhuǎn)變壓器誤差曲線；根據(jù)控制變量法原則，分析關(guān)節(jié)運(yùn)行速度、加速度和負(fù)載三種因素對(duì)定位精度的影響，獲得了不同工況下的關(guān)節(jié)定位精度；對(duì)關(guān)節(jié)負(fù)載能力的測(cè)試，得出關(guān)節(jié)在三