大型空间桁架结构在轨构建动力学建模与振动控制研究

发布时间：2020-12-08 00:46

　　空间技术的不断发展使得大型空间桁架结构得到了广泛的应用,但大型空间桁架结构面临需要在轨构建的问题,且具有结构复杂、挠性大等特点,因此动力学建模和振动控制成为对其研究的重点内容。本文以大型空间“井”字型桁架结构为分析对象,研究了系统的在轨构建方案、动力学建模、动力学分析、姿态控制和振动抑制等问题,主要研究内容有:建立了桁架结构在轨构建过程中的动力学模型,并以中心刚体—多挠性附件模型为基础,建立大型空间“井”字型桁架结构的动力学模型,利用有限元法计算了太阳翼的模态频率及柔性耦合系数,为之后的姿态控制打下基础。对于结构的在轨构建问题,以“井”字型桁架为例,设计了一种构建方案,并从重力梯度力矩和转动惯量两方面对构建方案进行分析,验证了所提构建方案的稳定性。利用有限元法对大型空间“井”字型桁架结构进行建模,并结合ANSYS Workbench仿真平台对结构进行模态分析、谐响应分析和瞬态分析,分析结果表明大型空间桁架结构具有低频、密频的特点,在受到载荷作用时会产生难以快速衰减的振动。针对桁架结构在轨构建时的姿态控制问题,设计了一种利用重力梯度力矩联合推力器作为执行机构的姿态控制系统,仿真结果表明,... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

大型空间天线阵和电池阵[2]

随着空间技术竞争日益激烈，以美国、欧空局和织都在大力开展空间在轨装配技术的研究，其中以为突出，美国于 2012 年提出了一项名为“凤凰”计用地球同步轨道上已经退役的卫星部件重新组装成”计划太过于复杂，进展缓慢，美国又于 2015 年提”计划的主要目的是进行在轨装配大型天线的试验了机械臂的使用[7]。除了“凤凰”计划和“蜻蜓”目是 Spiderfab 空间在轨制造和装配系统[8]，该系统 打印技术，可以在轨完成大型空间结构从制造到装间结构的常规制造方式，对于超大型空间结构的发erfab 系统的提出者，美国 Tethers Unlimited 公司的描于未来大型望远镜和大型天线阵的制造与构建，如他国家或组织也都取得了一定的研究成果，例如欧洲发利用小型立方体卫星在轨装配大型航天器的技术验证了利用机械臂进行在轨装配的技术[9]。

图 1-3 空间机器人在轨装配在轨装配方面的研究起步较晚，与西方国家的技术究人员的多年努力，目前也取得了不小的成就。国主要集中在空间交会对接技术，中国于 1992 年正式 2011 年 11 月 3 日由“天宫一号”和“神舟八号”交会对接，此次任务的顺利完成标志着我国正式掌我国航天领域的一次历史性突破，为后续载人航天好的技术基础。首次交会对接成功不到一年后的 2了首次载人对接任务，空间交会对接技术进一步成会对接技术的不断发展和成熟，建造属于我国自己，如图 1-4 所示，目前相关的工作正在开展，预计时，将标志着我国空间在轨装配技术达到了一个新


本文编号：2904159