空間技術(shù)的不斷發(fā)展使得大型空間桁架結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用,但大型空間桁架結(jié)構(gòu)面臨需要在軌構(gòu)建的問(wèn)題,且具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、撓性大等特點(diǎn),因此動(dòng)力學(xué)建模和振動(dòng)控制成為對(duì)其研究的重點(diǎn)內(nèi)容。本文以大型空間“井”字型桁架結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象,研究了系統(tǒng)的在軌構(gòu)建方案、動(dòng)力學(xué)建模、動(dòng)力學(xué)分析、姿態(tài)控制和振動(dòng)抑制等問(wèn)題,主要研究?jī)?nèi)容有:建立了桁架結(jié)構(gòu)在軌構(gòu)建過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)模型,并以中心剛體—多撓性附件模型為基礎(chǔ),建立大型空間“井”字型桁架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,利用有限元法計(jì)算了太陽(yáng)翼的模態(tài)頻率及柔性耦合系數(shù),為之后的姿態(tài)控制打下基礎(chǔ)。對(duì)于結(jié)構(gòu)的在軌構(gòu)建問(wèn)題,以“井”字型桁架為例,設(shè)計(jì)了一種構(gòu)建方案,并從重力梯度力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)煞矫鎸?duì)構(gòu)建方案進(jìn)行分析,驗(yàn)證了所提構(gòu)建方案的穩(wěn)定性。利用有限元法對(duì)大型空間“井”字型桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,并結(jié)合ANSYS Workbench仿真平臺(tái)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析,分析結(jié)果表明大型空間桁架結(jié)構(gòu)具有低頻、密頻的特點(diǎn),在受到載荷作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生難以快速衰減的振動(dòng)。針對(duì)桁架結(jié)構(gòu)在軌構(gòu)建時(shí)的姿態(tài)控制問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種利用重力梯度力矩聯(lián)合推力器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的姿態(tài)控制系統(tǒng),仿真結(jié)果表明,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

大型空間天線(xiàn)陣和電池陣[2]

隨著空間技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，以美國(guó)、歐空局和織都在大力開(kāi)展空間在軌裝配技術(shù)的研究，其中以為突出，美國(guó)于 2012 年提出了一項(xiàng)名為“鳳凰”計(jì)用地球同步軌道上已經(jīng)退役的衛(wèi)星部件重新組裝成”計(jì)劃太過(guò)于復(fù)雜，進(jìn)展緩慢，美國(guó)又于 2015 年提”計(jì)劃的主要目的是進(jìn)行在軌裝配大型天線(xiàn)的試驗(yàn)了機(jī)械臂的使用[7]。除了“鳳凰”計(jì)劃和“蜻蜓”目是 Spiderfab 空間在軌制造和裝配系統(tǒng)[8]，該系統(tǒng) 打印技術(shù)，可以在軌完成大型空間結(jié)構(gòu)從制造到裝間結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造方式，對(duì)于超大型空間結(jié)構(gòu)的發(fā)erfab 系統(tǒng)的提出者，美國(guó) Tethers Unlimited 公司的描于未來(lái)大型望遠(yuǎn)鏡和大型天線(xiàn)陣的制造與構(gòu)建，如他國(guó)家或組織也都取得了一定的研究成果，例如歐洲發(fā)利用小型立方體衛(wèi)星在軌裝配大型航天器的技術(shù)驗(yàn)證了利用機(jī)械臂進(jìn)行在軌裝配的技術(shù)[9]。

圖 1-3 空間機(jī)器人在軌裝配在軌裝配方面的研究起步較晚，與西方國(guó)家的技術(shù)究人員的多年努力，目前也取得了不小的成就。國(guó)主要集中在空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)，中國(guó)于 1992 年正式 2011 年 11 月 3 日由“天宮一號(hào)”和“神舟八號(hào)”交會(huì)對(duì)接，此次任務(wù)的順利完成標(biāo)志著我國(guó)正式掌我國(guó)航天領(lǐng)域的一次歷史性突破，為后續(xù)載人航天好的技術(shù)基礎(chǔ)。首次交會(huì)對(duì)接成功不到一年后的 2了首次載人對(duì)接任務(wù)，空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)進(jìn)一步成會(huì)對(duì)接技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，建造屬于我國(guó)自己，如圖 1-4 所示，目前相關(guān)的工作正在開(kāi)展，預(yù)計(jì)時(shí)，將標(biāo)志著我國(guó)空間在軌裝配技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新


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