柔性航天器模块化动力学建模及模型修正

发布时间：2017-07-14 06:03

  本文关键词：柔性航天器模块化动力学建模及模型修正

  更多相关文章： 模块化建模 协同设计 簇状柔性附件 链状柔性附件 模型修正

【摘要】：卫星作为人类应用最为广泛的航天器,其发展十分迅速。因此,卫星的快速设计、建模、仿真已成为卫星动力学建模的重要发展方向。但是卫星同时作为一个复杂的系统工程,各分系统在设计与研发的过程中又存在着相互耦合,这对卫星的快速设计等技术的实现有直接影响。因此,卫星结构分系统与控制分系统通过模块化建模方法实现协同设计对卫星的快速建模是十分有意义的。本文以带有柔性附件的航天器为应用对象,对柔性航天器的模块化动力学建模方法及其有限元模型修正进行研究。主要的研究内容如下:首先,对无附件及带有刚性附件的卫星模块化动力学建模方法进行研究。无附件的刚体卫星亦是其他类型卫星的中心刚体模型。本文首先构建其动力学模块为后续研究应用打下基础,与此同时建立理想化的带有刚性附件的卫星的模块化动力学模型,形成中心根体模块、附件动力学模块、安装矢量模块、坐标转换模块等以实现刚体卫星的动力学模块化建模。其次,对带有单柔性附件的卫星的模块化动力学建模方法进行研究。利用混合坐标法与状态空间法推导其动力学方程,在带有刚性附件卫星模块化建模方法的基础上推导出柔性附件动力学模块及刚柔耦合模块,形成其模块化建模方法。在其基础上进一步建立带有簇状柔性附件的卫星的模块化动力学建模方法。再次,对带有柔性链状附件的卫星的模块化动力学建模方法进行研究。利用CB方法与状态空间法融合,建立起柔性链附件的中间体模块、末端体模块等。从而形成该类卫星的模块化建模方法。最后,对有限元动力学模型修正进行研究。准确的有限元模型可以为模块化建模方法提供准确的动力学相关参数。为获得准确的有限元模型,本文对试件进行地面模态试验,利用地面模态试验数据对该试件的有限元模型进行修正,通过对相关单元参数及材料参数的校正获得较为准确的有限元动力学模型。
【关键词】：模块化建模 协同设计 簇状柔性附件 链状柔性附件 模型修正
【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】：2016
【分类号】：V423.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题来源及意义9-10
• 1.1.1 课题的来源9
• 1.1.2 课题的意义9-10
• 1.2 相关研究内容的现状及发展趋势10-16
• 1.2.1 柔性卫星动力学建模10-12
• 1.2.2 模块化建模技术12-14
• 1.2.3 动力学模型修正14-16
• 1.3 主要研究内容及论文结构16-19
• 第2章 刚体卫星动力学模块化建模19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 卫星动力学建模基本原理19-21
• 2.3 刚体卫星模块化建模21-26
• 2.3.1 刚体无附件卫星模块化建模21-23
• 2.3.2 带有刚性附件卫星模块化建模23-26
• 2.4 实例仿真验证26-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 柔性簇附件卫星动力学模块化建模31-50
• 3.1 引言31
• 3.2 带有柔性附件卫星动力学模块化建模31-42
• 3.2.1 卫星平动动力学方程33
• 3.2.2 卫星转动动力学方程33-36
• 3.2.3 挠性附件位移简化及模态分析36-37
• 3.2.4 混合坐标法描述的动力学方程37-38
• 3.2.5 带有柔性附件卫星的模块化建模38-42
• 3.3 带有柔性簇附件卫星动力学模块化建模42-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 带有柔性链附件的卫星模块化建模50-69
• 4.1 引言50
• 4.2 Craig-Bampton方法简介50-53
• 4.3 柔性链模型的建立53-60
• 4.3.1 柔性链中间体模块建模53-58
• 4.3.2 柔性链末端体模块建模58-59
• 4.3.3 带有柔性链附件卫星模块化建模59-60
• 4.4 仿真实例验证60-68
• 4.4.1 仿真模型及相关参数60-65
• 4.4.2 仿真数据分析及对比65-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 柔性附件有限元模型修正69-82
• 5.1 引言69-70
• 5.2 试验平台搭建及模态试验70-74
• 5.2.1 试验试件基本物理参数70
• 5.2.2 试验平台搭建70-72
• 5.2.3 模态试验数据及分析72-74
• 5.3 有限元模态试验仿真74-77
• 5.3.1 试件的等效建模74-76
• 5.3.2 试件有限元模态分析76-77
• 5.4 柔性附件动力学模型修正77-81
• 5.4.1 修正参数77-79
• 5.4.2 修正结果79-81
• 5.5 本章小结81-82
• 结论82-84
• 参考文献84-90
• 致谢90

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本文编号：539891