空间可展桁架模态辨识算法及试验研究
发布时间：2022-02-11 21:06
空间可展结构具有收纳比高等优点,在航天领域得到广泛应用。准确获取空间可展结构动态特性是动力学优化设计以及振动控制的前提。以国际空间站桁架结构缩比模型为研究对象,开展了模态辨识算法及试验研究。本文主要研究工作如下:首先,基于Sherman-Morrison理论开展了附加质量消除方法研究,针对多传感器附加质量消除过程存在的测点耦合效应,基于Sherman-Morrison理论提出了分层消除方法,主要分成两个步骤:（1）通过分层处理,利用树状图可以清晰表示各层之间频响函数（frequency response functions,FRFs）的耦合关系;（2）根据步骤（1）中各层之间的关系,对FRF进行修正,消除传感器附加质量的影响。开展弹簧-质量系统算例研究,验证了分层消除方法的有效性,并进一步研究了该方法的抗噪性能。其次,开展模态辨识算法研究,包括时域的特征系统实现算法（Eigensystem Realization Algorithm,ERA）,时频域的Morlet小波辨识算法。为剔除原始数据中的噪声,基于奇异值原理和Cadzow算法提出了一种改进的特征系统实现算法。同时,给出一种判定模...
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３支撑太阳帆的ＦＡＳＴＭ伸展臂??
空间伸展臂可以分为以下几种：铰接桁架式伸展臂、薄壁管式伸展臂、套筒管式伸展臂、??盘绕式伸展臂、充气式伸展臂及张力集成体系伸展臂等［７］。由美国ＡＴＫ航空航天系统??集团设计的ＦＡＳＴＭＷ伸展臂是目前应用最长的伸展臂，如图１－３所示。该寧构直径达到??１．０９ｍ，总长为３４．７５ｍ，储藏该结构的圆筒长度为２．３ｍ，收纳率大约为７％。ＮＡＳＡ对??ＦＡＳＴＭ结构的研宄技术己经相当成熟了，完成了对ＦＡＳＴＭ结构的有限元分析，包括??强度分析、刚度分析和结构动力学响应分析等，并进一步研宄了材料参数和结构参数对??ＦＡＳＴＭ的性能的影响，同时开展了大量验证试验。??圓??图１－３支撑太阳帆的ＦＡＳＴＭ伸展臂??二维可展结构主要有太阳能电池阵，它是一种收集太阳能的装置，基本原理是利用??Ｓｉ和某些金属发生光电效应，将太阳能转化为电能，从而为卫星、宇宙飞船等航天器提??供动力的装置。太阳电池阵作为航天器的动力装置十分重要，其功率、质量、成本、寿??命等指标也是衡量空间太阳电池阵技术水平的重要依据［９］。太阳能电池阵的总体发展局??势是由单板展开式构件向多板展开式构件方向发展。多板展开式构件较单板展开式具有??显著优势
为了追求太阳能电池阵的轻量化，柔性薄膜结构越来越受到重视。２１世纪初，美国微卫??星系统公司（ＭＳＩ）设计了一种基于柔性薄膜太阳电池片的可折叠矩形多模块太阳电池??阵［１（）］，如图１－４所示。不同于一般展开过程，它的展开方式是采用二维二次展开。首先??将两侧纵向板预先折叠在中间纵向板上，中间纵向板的展开和多板的展开方式过程一??样，然后展开锁定后，两侧纵向板随后再横向展开，最终组成多模块的柔性太阳电池阵。??图１－４太阳能电池阵??可展开天线（ｄｅｐｌｏｙａｂｌｅ?ａｎｔｅｎｎａｓ）是一种三维展开机构，其机理较一维与二维结构更??加复杂，展开过程也更加难以实现。目前，可展开天线在军事、航天、地球资源勘查等??领域得到了广泛的应用［１１］１１２］。随着需求的不断増加与科技的快速发展，对可展开天线的??口径要求越来越大，精度要求也越来越高，质量要求也越来越轻。可展开天线按照工作??表面的组成介质大致上可以分为三种类型：固体反射面可展开天线、充气式可展开天线??和金属网面可展开天线。??图１－５?ＤＡＩＳＹ固定反射面可展开天线??美国ＴＲＷ公司研制出了?ＴＲＷ?Ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ可展开天线［１３］，该天线是最早的固定反射??面可展开天线。通过１９块单板面板进行组装而成
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢质圆盘单自由度导纳圆法模态分析[J]. 刘天峰,闫锦. 机电工程技术. 2017(07)
[2]时域响应中传感器附加质量影响消除[J]. 尹涛. 振动与冲击. 2016(04)
[3]复模态指数函数在正交多项式辨识模态参数算法中的应用[J]. 王恩远,刘强,李尧. 航空制造技术. 2015(S2)
[4]空间伸展臂的技术现状与难点[J]. 周思达,周小陈. 中国空间科学技术. 2014(06)
[5]模态测试中力传感器附加质量辨识及消除方法研究[J]. 任军,毕树生. 振动与冲击. 2014(14)
[6]大型可展收支撑臂模态试验研究[J]. 檀傈锰,白化同,程刚,丁锋. 航天器工程. 2012(06)
[7]大型柔性结构自由频响地面试验方法[J]. 王栋,刘丽坤,周志成,郑钢铁. 强度与环境. 2012(06)
[8]空间机构地面重力补偿设备跟踪研究[J]. 从强. 航天器环境工程. 2012(01)
[9]基于时间序列分析的桥梁变形监测预报研究[J]. 刘娜,栾元重,黄晓阳,王建波. 测绘科学. 2011(06)
[10]基于进化粒子群优化的非线性系统辨识[J]. 戴运桃,赵希人,刘利强. 计算机仿真. 2010(10)
硕士论文
[1]空间伸展臂的结构设计与分析[D]. 林上民.西安电子科技大学 2012
[2]大噪声密频模态信号的模态参数识别[D]. 贾天娇.南京航空航天大学 2012
[3]空间可展开结构的分析与仿真研究[D]. 安明明.西安电子科技大学 2009
本文编号：3620948
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３支撑太阳帆的ＦＡＳＴＭ伸展臂??
空间伸展臂可以分为以下几种：铰接桁架式伸展臂、薄壁管式伸展臂、套筒管式伸展臂、??盘绕式伸展臂、充气式伸展臂及张力集成体系伸展臂等［７］。由美国ＡＴＫ航空航天系统??集团设计的ＦＡＳＴＭＷ伸展臂是目前应用最长的伸展臂，如图１－３所示。该寧构直径达到??１．０９ｍ，总长为３４．７５ｍ，储藏该结构的圆筒长度为２．３ｍ，收纳率大约为７％。ＮＡＳＡ对??ＦＡＳＴＭ结构的研宄技术己经相当成熟了，完成了对ＦＡＳＴＭ结构的有限元分析，包括??强度分析、刚度分析和结构动力学响应分析等，并进一步研宄了材料参数和结构参数对??ＦＡＳＴＭ的性能的影响，同时开展了大量验证试验。??圓??图１－３支撑太阳帆的ＦＡＳＴＭ伸展臂??二维可展结构主要有太阳能电池阵，它是一种收集太阳能的装置，基本原理是利用??Ｓｉ和某些金属发生光电效应，将太阳能转化为电能，从而为卫星、宇宙飞船等航天器提??供动力的装置。太阳电池阵作为航天器的动力装置十分重要，其功率、质量、成本、寿??命等指标也是衡量空间太阳电池阵技术水平的重要依据［９］。太阳能电池阵的总体发展局??势是由单板展开式构件向多板展开式构件方向发展。多板展开式构件较单板展开式具有??显著优势
为了追求太阳能电池阵的轻量化，柔性薄膜结构越来越受到重视。２１世纪初，美国微卫??星系统公司（ＭＳＩ）设计了一种基于柔性薄膜太阳电池片的可折叠矩形多模块太阳电池??阵［１（）］，如图１－４所示。不同于一般展开过程，它的展开方式是采用二维二次展开。首先??将两侧纵向板预先折叠在中间纵向板上，中间纵向板的展开和多板的展开方式过程一??样，然后展开锁定后，两侧纵向板随后再横向展开，最终组成多模块的柔性太阳电池阵。??图１－４太阳能电池阵??可展开天线（ｄｅｐｌｏｙａｂｌｅ?ａｎｔｅｎｎａｓ）是一种三维展开机构，其机理较一维与二维结构更??加复杂，展开过程也更加难以实现。目前，可展开天线在军事、航天、地球资源勘查等??领域得到了广泛的应用［１１］１１２］。随着需求的不断増加与科技的快速发展，对可展开天线的??口径要求越来越大，精度要求也越来越高，质量要求也越来越轻。可展开天线按照工作??表面的组成介质大致上可以分为三种类型：固体反射面可展开天线、充气式可展开天线??和金属网面可展开天线。??图１－５?ＤＡＩＳＹ固定反射面可展开天线??美国ＴＲＷ公司研制出了?ＴＲＷ?Ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ可展开天线［１３］，该天线是最早的固定反射??面可展开天线。通过１９块单板面板进行组装而成
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢质圆盘单自由度导纳圆法模态分析[J]. 刘天峰,闫锦. 机电工程技术. 2017(07)
[2]时域响应中传感器附加质量影响消除[J]. 尹涛. 振动与冲击. 2016(04)
[3]复模态指数函数在正交多项式辨识模态参数算法中的应用[J]. 王恩远,刘强,李尧. 航空制造技术. 2015(S2)
[4]空间伸展臂的技术现状与难点[J]. 周思达,周小陈. 中国空间科学技术. 2014(06)
[5]模态测试中力传感器附加质量辨识及消除方法研究[J]. 任军,毕树生. 振动与冲击. 2014(14)
[6]大型可展收支撑臂模态试验研究[J]. 檀傈锰,白化同,程刚,丁锋. 航天器工程. 2012(06)
[7]大型柔性结构自由频响地面试验方法[J]. 王栋,刘丽坤,周志成,郑钢铁. 强度与环境. 2012(06)
[8]空间机构地面重力补偿设备跟踪研究[J]. 从强. 航天器环境工程. 2012(01)
[9]基于时间序列分析的桥梁变形监测预报研究[J]. 刘娜,栾元重,黄晓阳,王建波. 测绘科学. 2011(06)
[10]基于进化粒子群优化的非线性系统辨识[J]. 戴运桃,赵希人,刘利强. 计算机仿真. 2010(10)
硕士论文
[1]空间伸展臂的结构设计与分析[D]. 林上民.西安电子科技大学 2012
[2]大噪声密频模态信号的模态参数识别[D]. 贾天娇.南京航空航天大学 2012
[3]空间可展开结构的分析与仿真研究[D]. 安明明.西安电子科技大学 2009
本文编号：3620948
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3620948.html
