大型卫星太阳翼展开动力学研究

发布时间：2017-03-20 13:11

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【摘要】： 现代航天器都带有可展开的大型柔性附件,其附件的展开过程将会影响到航天器的运动状态。正确的分析和预测整个系统的动力学行为是在航天器总体设计中必须解决的关键问题。本文以东方红4号(简称DFH-4)卫星为研究对象,利用柔性多体系统动力学方法对其大型太阳翼的展开过程动力学以及不同展开模式下对卫星本体姿态运动的影响进行了研究。 首先,本文利用第一类Lagrange方程建立了柔性多体系统的动力学方程,并建立了速度意义下的约束方程,方程最终表现形式为微分/代数混合方程组。在推导的过程中未对方程作任何简化以体现系统得耦合非线性特征。本文以后的工作都是在此基础上展开的。 其次,本文基于ADAMS详细的建立了包含同步展开机构和展开驱动机构的DFH-4卫星系统的动力学模型,并基于ADAMS利用建立的卫星系统动力学模型对卫星太阳翼展开过程进行了详细的动力学仿真研究。本文重点研究了卫星太阳翼两种展开模式:帆板一次展开模式和帆板分步展开模式。通过动力学仿真主要研究了卫星帆板展开过程的动力学特性以及帆板展开过程对卫星本体的姿态运动的影响,并从帆板的展开时间、展开轨迹、展开过程中卫星的姿态运动规律等几方面对上述两种帆板展开模式下的仿真结果进行分析和总结。 最后,本文对DFH-4卫星太阳翼故障模式展开过程进行了初步研究,主要研究了单侧故障模式展开下的两种工况:单侧正常展开和单侧故障展开。通过仿真给出了卫星本体姿态运动规律、帆板以及连接架的展开运动的仿真曲线,并对仿真结果进行了初步分析讨论。
【关键词】：航天器 柔性多体系统动力学 柔性附件 展开过程 姿态运动 故障模式
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：V412
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 课题背景和意义8
• 1.2 柔性多体系统动力学的研究概况与研究方法8-14
• 1.2.1 柔性多体系统动力学的研究概况8-10
• 1.2.2 柔性多体系统动力学的建模方法和求解策略10-14
• 1.3 柔性多体系统动力学中的接触问题14-16
• 1.4 航天器附件展开动力学研究16-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第2章 柔性多体系统动力学模型19-33
• 2.1 柔性多体系统动力学微分方程的建立19-30
• 2.1.1 坐标系的选取和质点的位置和速度描述19-21
• 2.1.2 系统动能的描述21-25
• 2.1.3 系统的势能和耗散能25-26
• 2.1.4 系统动力学方程的建立26-30
• 2.2 柔性多体系统约束方程的建立30-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第3章 DFH-4 卫星系统描述与ADAMS建模33-39
• 3.1 DFH-4 卫星系统模型33
• 3.2 DFH-4 卫星系统质量特性33-37
• 3.2.1 卫星本体质量特性33-34
• 3.2.2 连接架质量特性34-35
• 3.2.3 帆板质量特性35-36
• 3.2.4 体的动态特性36-37
• 3.3 展开同步机构的数学模型37
• 3.4 展开驱动机构的数学模型37-38
• 3.5 DFH-4 卫星系统基于ADAMS建模38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 卫星太阳翼展开动力学仿真分析39-53
• 4.1 帆板一次展开模式39-43
• 4.2 帆板分步展开模式43-49
• 4.3 结果分析与讨论49-52
• 4.3.1 帆板的展开时间49-50
• 4.3.2 帆板的展开轨迹50-51
• 4.3.3 帆板的展开角速度51-52
• 4.3.4 卫星本体的姿态响应52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 卫星太阳翼故障模式展开动力学仿真53-63
• 5.1 故障模式展开工况一53-58
• 5.2 故障模式展开工况二58-62
• 5.3 故障模式展开结果分析62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71-72
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明72
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书72
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理72-73
• 致谢73

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 孙建辉;钟武强;袁巧玲;单晓杭;周海清;;带有均压槽的环形气浮垫设计[J];轻工机械;2013年05期

2 胡明;陈昌足;陈文华;潘骏;武秋红;;重复折展锁解式太阳翼展开动力学建模与仿真[J];中国机械工程;2011年09期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 李君兰;阎绍泽;;在空气介质中太阳电池阵展开动力学的研究进展[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年

2 胡明;陈昌足;陈文华;邓宗全;刘荣强;潘骏;;重复折展锁解式太阳翼展开运动学分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陈昌足;太阳翼重复折展锁解机构设计与仿真研究[D];浙江理工大学;2011年

2 张伟;高精度大跨度天车的横梁结构设计及自动调平系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

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本文编号：257859