剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)分析動力學(xué)建模研究.pdf

1、航天器大部分都是剛?cè)狁詈舷到y(tǒng),由于其剛?cè)狁詈闲?yīng)的存在,會對航天器的動力學(xué)特性和行為造成很大的影響,帶來動力學(xué)建模和運動控制上的難題。假若能對帶有柔性構(gòu)件的剛?cè)狁詈虾教炱鬟M(jìn)行精準(zhǔn)的動力學(xué)建模,并且充分地考慮到剛?cè)狁詈闲?yīng)對航天器結(jié)構(gòu)動力學(xué)造成的干擾和影響,將有利于對航天器結(jié)構(gòu)動力學(xué)進(jìn)行全局的把握。因此,開展對剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學(xué)建模的研究具有一定的現(xiàn)實意義以及理論價值。
　　本文首先簡單歸納了各個領(lǐng)域中的剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)動力學(xué)建模的學(xué)術(shù)

2、研究成果,大部分的研究成果都集中在航天領(lǐng)域,并且各國學(xué)者們都在努力尋求能夠精準(zhǔn)反映剛?cè)狁钕到y(tǒng)動力學(xué)特性和行為的數(shù)學(xué)模型。而對剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的研究可以先從單剛?cè)狁詈象w開始,只有把單剛?cè)狁詈象w的動力學(xué)建模研究透徹,才能為剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的動力學(xué)建模研究打下堅實的基礎(chǔ)。
　　為了對剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)中存在的動力剛化現(xiàn)象進(jìn)行分析,作者用三種不同的方法對一簡單連桿柔性機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動力學(xué)方程的推導(dǎo)并進(jìn)行了簡單的仿真(Matlab/Simulink),涵蓋了

3、笛卡爾直角坐標(biāo)系、角坐標(biāo)系、廣義坐標(biāo)和能量原理等方法。通過理論推導(dǎo)和仿真分析揭示了動力剛化項的物理意義,并得出了用廣義坐標(biāo)和分析力學(xué)的方法對剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)建模會有較強(qiáng)的普適性和精確性。
　　作者運用了分析動力學(xué)中的Kane方程,對撓性航天器(單剛?cè)狁詈象w)的兩種簡化模型:剛性主體加懸臂梁式以及剛性主體加懸臂板式模型,建立起了一次近似動力學(xué)方程,并對兩種模型在剛性主體采用加速度旋轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行運動的情況進(jìn)行了簡單的仿真分析(Ma

4、tlab/Simulink)。仿真結(jié)果表明用Kane方程推導(dǎo)得到的剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)的動力學(xué)方程與真實情況是大致符合的,并且表明了動力剛度項的存在對動力學(xué)方程的影響。
　　作者然后運用分析動力學(xué)中泛函分析的方法,對剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)(單剛?cè)狁詈象w)擬哈密頓原理動力學(xué)方程以及單剛?cè)狁詈象w擬哈密頓原理的擬駐值條件和先決條件進(jìn)行了推導(dǎo)。通過應(yīng)用擬駐值條件和先決條件對導(dǎo)彈實例進(jìn)行研究,揭示了剛?cè)狁詈舷到y(tǒng)彈性變形和剛體位移之間相互耦合的物理意義,得到了