帶柔性天線(xiàn)衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)與機(jī)動(dòng)控制研究.pdf

1、由于天線(xiàn)和太陽(yáng)帆板等柔性部件的存在，載有可展開(kāi)天線(xiàn)的衛(wèi)星存在著剛?cè)狁詈闲?yīng)，影響星載天線(xiàn)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(jì)過(guò)程中，必須進(jìn)行衛(wèi)星剛?cè)狁詈隙嗳狍w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的研究。本文以某載有可展開(kāi)天線(xiàn)的衛(wèi)星為研究對(duì)象，對(duì)星載天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)模態(tài)和間隙運(yùn)動(dòng)副展開(kāi)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，建立了天線(xiàn)-衛(wèi)星系統(tǒng)多柔體動(dòng)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?dòng)力學(xué)特性，并利用該剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)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(kāi)天線(xiàn)的精細(xì)有限元模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，得到天線(xiàn)收攏狀態(tài)和展開(kāi)狀態(tài)的模態(tài)頻率及模態(tài)振型。其次研究了運(yùn)動(dòng)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(duì)天線(xiàn)展開(kāi)過(guò)程進(jìn)行了仿真，分析了展開(kāi)過(guò)程中間隙產(chǎn)生的碰撞力對(duì)衛(wèi)星本體姿態(tài)以及天線(xiàn)展開(kāi)精度的影響。然后對(duì)天線(xiàn)-衛(wèi)星多柔體系統(tǒng)進(jìn)行了合理的假設(shè)和簡(jiǎn)化，根據(jù)擬坐標(biāo)拉格朗日方程，推導(dǎo)了天線(xiàn)-衛(wèi)星系統(tǒng)的多柔體動(dòng)力學(xué)模型，并利用該動(dòng)力學(xué)模型研究了衛(wèi)星系

3、統(tǒng)的剛?cè)狁詈蠁?wèn)題，分析了可以抑制剛?cè)狁詈献饔玫囊蛩兀瑥脑砩蠈?duì)衛(wèi)星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考。最后基于天線(xiàn)-衛(wèi)星系統(tǒng)多柔體動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)了多柔體動(dòng)力學(xué)模型姿態(tài)機(jī)動(dòng)的控制律，利用陷阱濾波器抑制了撓性附件振動(dòng)模態(tài)對(duì)系統(tǒng)的影響，并對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該控制策略對(duì)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)過(guò)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(jì)優(yōu)化以及其載有的天線(xiàn)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(jì)提供了理論