XX衛(wèi)星熱控百葉窗系統(tǒng)設(shè)計及虛擬樣機(jī)協(xié)同仿真.pdf

1、本文以專為 XX 衛(wèi)星設(shè)計的熱控百葉窗系統(tǒng)為研究對象，重點進(jìn)行總體方案設(shè)計、機(jī)構(gòu)動力學(xué)建模、仿真控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、模態(tài)諧響應(yīng)分析和關(guān)鍵部件模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計的研究。具體內(nèi)容如下： 首先根據(jù) XX 衛(wèi)星熱控系統(tǒng)的任務(wù)要求，對目前國內(nèi)外的眾多熱控方案進(jìn)行了詳細(xì)地分析和比較，并在充分論證的基礎(chǔ)上，設(shè)計了具有布局緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、可靠性高、輸出功率大和溫度調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等特點的拉桿聯(lián)動+蝸桿傳動式的電動百葉窗方案。 根據(jù)熱控

2、百葉窗驅(qū)動組件——兩相混合式步進(jìn)電動機(jī)的本體結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在MATLAB的SIMULINK模塊中建立了步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)模型。引入了角度反饋、速度反饋在內(nèi)的綜合校正方法，為進(jìn)一步的與機(jī)械系統(tǒng)聯(lián)合仿真，確定最終控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案提供了合理的模型。 針對熱控百葉窗機(jī)構(gòu)特點，應(yīng)用拉格朗日第二方程推導(dǎo)了該機(jī)構(gòu)的動力學(xué)微分方程。分析了間隙、阻尼和彈性對百葉窗系統(tǒng)傳動精度的影響，提出可行的方案來消除或者矯正這些影響，

3、為虛擬樣機(jī)構(gòu)造提供了建模及參數(shù)設(shè)置依據(jù)。 利用 ADAMS 軟件建立了熱控百葉窗系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)模型。將機(jī)械系統(tǒng)仿真同控制仿真有機(jī)地連接起來，創(chuàng)造一個從虛擬建模到系統(tǒng)仿真、控制等操作性較強(qiáng)的實現(xiàn)體系，對結(jié)構(gòu)主要性能參數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)化設(shè)計。確立了在物理樣機(jī)設(shè)計中需要考慮的要點，為進(jìn)一步設(shè)計出既滿足衛(wèi)星的熱控制需要又尺寸合理、適于安裝在衛(wèi)星上的熱控百葉窗機(jī)構(gòu)提供了依據(jù)。 基于 ANSYS 軟件建立了熱控百葉窗系統(tǒng)有限元模型

4、，對熱控百葉窗系統(tǒng)的模態(tài)和諧響應(yīng)進(jìn)行了分析，為系統(tǒng)的整體實現(xiàn)方案提供重要設(shè)計參考。 結(jié)合虛擬仿真及模態(tài)諧響應(yīng)的分析結(jié)果，對驅(qū)動部分的關(guān)鍵部件一蝸桿傳動機(jī)構(gòu)提出了基于帶精英策略的非支配排序的遺傳算法 (NSGA-Ⅱ) 的多目標(biāo)模糊可靠性優(yōu)化方法。在目標(biāo)解的多樣性及收斂性之間達(dá)到了更好的平衡。并應(yīng)用 ANSYS/PDS 工具進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計驗證，為零件結(jié)構(gòu)的可靠性分析提供了新的分析方法。 編制了熱控百葉窗系統(tǒng)協(xié)同仿真分析軟