星载可展桁架机构Radarsat-2的基础问题研究

发布时间：2017-09-27 21:17

  本文关键词：星载可展桁架机构Radarsat-2的基础问题研究

  更多相关文章： 天线展开机构 欠驱动系统 刚度约束 运动学 动力学 最大Lyapunov指数 动力学仿真

【摘要】：由于受火箭载荷舱集合空间的限制,天线在发射时需通过多次折叠收拢于卫星顶部获两侧。目前大多数天线背面都采用了可展开机构设计。本课题以航天某研究所提供的Radarsat-2机构为原型,研究该机构的若干基础性问题。本文首先介绍了目前国内外现有卫星展开支撑机构的发展情况和混沌相关研究的现状;指出、证明并解决了本文中欠驱动结构的运动中可能存在的混沌现象,以及展开时序、储能元件起到的刚度约束作用等需要研究的问题;利用C-C法和Wolf法编程处理动力学方程时间序列得到最大李氏指数并判别的问题。其次,应用拉格朗日法对失重条件下的欠驱动五杆闭环机构进行建模仿真,研究加入储能元件前系统的动力学表现;利用最大Lyapunov指数这一标准对失重条件下的非完整五杆机构存在的混沌运动进行讨论。利用依靠加入储能元件的方法,对失重条件下的欠驱动五杆机构进行研究,以产生混沌运动与否为判断准则总结相关元件的设计思路。再次,应用非完整约束系统下含不定乘子的拉格朗日方程建立了Radarsat2机构的动力学方程,讨论了问题的可解性;基于ADAMS软件进行动力学建模仿真,对两种给定尺寸机构的展开过程进行了仿真,对机构的展开时序进行验证与探讨。最后,给出了相关研究存在的问题,讨论了该类型研究未来的发展方向。
【关键词】：天线展开机构 欠驱动系统 刚度约束 运动学 动力学 最大Lyapunov指数 动力学仿真
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V423.4;V414
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题的研究背景和意义10-11
• 1.2 星载可展开桁架机构的研究和应用现状11-14
• 1.3 欠驱动机构研究现状14-17
• 1.4 主要研究内容17-18
• 第二章 失重环境欠驱动机构动力学建模方法与评价18-30
• 2.1 非完整约束系统动力学建模18-20
• 2.1.1 拉格朗日乘子法18-19
• 2.1.2 处理非完整系统的拉格朗日方程19-20
• 2.1.3 Lagrange乘子的物理意义20
• 2.2 混沌运动及其相关理论20-21
• 2.3 Lyapunov指数及其相关理论21-23
• 2.3.1 Lyapunov指数21-22
• 2.3.2 混沌运动的判别方法——最大Lyapunov指数法22-23
• 2.4 最大Lyapunov指数的计算方法23-29
• 2.4.1 相空间重构理论23-24
• 2.4.2 求取嵌入维数m和时间延迟τ的方法（ C -C法）24-27
• 2.4.3 计算Lyapunov指数的Wolf方法27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 失重环境欠驱动五杆机构刚度约束研究30-54
• 3.1 欠驱动五杆机构的建模与仿真30-38
• 3.1.1 机构组成与建模30-35
• 3.1.2 失重环境欠驱动五杆机构的仿真35-38
• 3.2 含刚度约束的失重环境欠驱动五杆机构建模与仿真38-40
• 3.2.1 机构组成与建模38-40
• 3.3 含刚度约束的失重环境欠驱动五杆机构的仿真40-45
• 3.3.1 弹簧安装位置改变对该动力学模型仿真的影响40-45
• 3.4 添加卷簧对该动力学模型仿真的影响45-46
• 3.5 弹性储能元件初始储能对系统动力学表现的影响46-51
• 3.5.1 弹簧原长改变对系统动力学表现的影响46-49
• 3.5.2 卷簧预紧角改变对系统动力学表现的影响49-51
• 3.6 实际应用51-52
• 3.7 本章小结52-54
• 第四章 星载可展桁架机构 Radarsat-2 的建模研究54-62
• 4.1 Radarsat-2 机构的展开说明54-55
• 4.2 Radarsat-2 机构的运动学分析55-59
• 4.3 动力学方程的建立59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第五章 星载可展桁架机构RADARSAT-2 的动力学分析研究62-84
• 5.1 引言62
• 5.2 机构构型和展开原理62-64
• 5.3 基于ADAMS软件的欠驱动展开机构的动力学仿真分析64-81
• 5.3.1 典型的机构失效状态66-68
• 5.3.2 方案一的分析68-74
• 5.3.3 方案二的分析74-81
• 5.4 两种方案的对比与总结81
• 5.5 本章小结81-84
• 第六章 全文总结与研究展望84-86
• 6.1 全文总结84-85
• 6.2 研究展望85-86
• 参考文献86-90
• 附录90-100
• 攻读硕士学位期间的学术成果100-102
• 致谢102

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