柔性航天器動力學建模與在軌振動控制研究
發(fā)布時間：2021-01-17 12:25
本文以柔性航天器為研究對象,重點研究了柔性航天器系統(tǒng)建模、受周期干擾時柔性附件振動控制及姿態(tài)機動過程中的柔性附件主動振動控制等方面內容,主要研究工作如下:針對柔性航天器的建模問題,給出了統(tǒng)一的簇狀航天器的基本結構,根據Newton-Euler法推導了矢量形式的航天器姿態(tài)動力學方程,應用有限元法描述柔性體的變形并使用Lagrange方法推導了柔性附件振動方程。采用約束模態(tài)法給出了系統(tǒng)動力學方程的解。為方便分析使用,對模型進行了合理簡化。分析了壓電智能材料對系統(tǒng)動力學方程的影響,給出了帶壓電智能材料的系統(tǒng)動力學方程,為后面柔性附件的振動分析和控制奠定理論基礎。為了解決柔性航天器穩(wěn)定狀態(tài)下受周期干擾引起附件持續(xù)振動的問題,提出了基于級數(shù)展開周期控制力矩進行補償?shù)恼駝涌刂品桨�。以干擾力矩頻率與系統(tǒng)頻率的比值、補償力矩幅值與干擾力矩幅值比值為主要參數(shù)。為獲得最佳控制效果,提出了殘余振動一次準則和殘余振動二次準則。根據兩種準則分別得到四種周期控制力矩在不同頻率比下得到最佳振動控制效果的參數(shù)。仿真結果顯示,四種力矩每個頻率比都對應一個最優(yōu)幅值比。頻率比較低時按兩種準則均可得到很好的振動抑制效果,一次...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：164 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
美國寬帶全球通訊衛(wèi)星Fig.1-1WidebandGlobalSATCOMofUS
圖 1-2 法國“空間客車”系列衛(wèi)星Fig. 1-2 Satellite spacebus of France除此之外，還有很多攜帶大型天線等柔性結構的航天器在空間任務中也有廣泛的應用。這些航天器的共同特點是柔性附件尺寸大、質量輕、振動頻率底，柔性附件振動對系統(tǒng)影響越來越明顯。實際工程中，導致柔性航天器任務失敗甚至損壞的幾大主要因素中，柔性附件振動是其中之一。如圖 1-3 所示的美國 Landsat-4 陸地資源衛(wèi)星，于 1982
還有很多攜帶大型天線等柔性結構的航天器在空間任務些航天器的共同特點是柔性附件尺寸大、質量輕、振動對系統(tǒng)影響越來越明顯。程中，導致柔性航天器任務失敗甚至損壞的幾大主要因其中之一。如圖 1-3 所示的美國 Landsat-4 陸地資源衛(wèi)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大變形太陽電池陣展開的多體動力學分析[J]. 史加貝,劉鑄永,洪嘉振. 宇航學報. 2017(08)
[2]航天器柔性附件對整器固有振動特性影響因素及規(guī)律分析[J]. 郭其威,吳松,劉芳,唐國安. 振動與沖擊. 2016(06)
[3]撓性衛(wèi)星在軌非約束模態(tài)計算研究[J]. 呂旺,向明江,葉文郁,溫淵,朱海江. 宇航學報. 2014(04)
[4]基于分力合成方法的航天器閉環(huán)反饋控制[J]. 張建英,劉暾,鄭立偉. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2010(03)
[5]基于PWM的撓性航天器分力合成主動振動抑制方法[J]. 張建英,劉暾,鄭立偉. 空間科學學報. 2010(01)
[6]基于遺傳算法PID整定的衛(wèi)星姿態(tài)控制研究[J]. 李源,吳宏悅,吳杰. 中國空間科學技術. 2007(04)
[7]被動式動力吸振技術研究進展[J]. 劉耀宗,郁殿龍,趙宏剛,溫熙森. 機械工程學報. 2007(03)
[8]Maneuver and vibration reduction of flexible spacecraft using sliding mode/command shaping technique[J]. 胡慶雷,馬廣富,張偉. Journal of Harbin Institute of Technology. 2006(04)
[9]單軸柔性體氣彈簧主動隔振研究[J]. 楊慶俊,王曉雷,鄭鋼鐵. 液壓與氣動. 2006(07)
[10]資源一號衛(wèi)星CCD相機擾動響應分析[J]. 劉天雄,柴洪友,馮紀生. 航天器工程. 2005(01)
博士論文
[1]基于粘彈性材料的柔性衛(wèi)星隔振技術研究[D]. 陳陽.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[2]撓性航天器姿態(tài)機動的主動振動控制[D]. 胡慶雷.哈爾濱工業(yè)大學 2006
碩士論文
[1]基于慣性作動器結合PID控制器實現(xiàn)結構振動主動控制[D]. 劉健.南昌航空大學 2017
[2]懸臂梁結構振動獨立模態(tài)空間控制[D]. 李維.大連理工大學 2016
本文編號：2982883
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：164 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
美國寬帶全球通訊衛(wèi)星Fig.1-1WidebandGlobalSATCOMofUS
圖 1-2 法國“空間客車”系列衛(wèi)星Fig. 1-2 Satellite spacebus of France除此之外，還有很多攜帶大型天線等柔性結構的航天器在空間任務中也有廣泛的應用。這些航天器的共同特點是柔性附件尺寸大、質量輕、振動頻率底，柔性附件振動對系統(tǒng)影響越來越明顯。實際工程中，導致柔性航天器任務失敗甚至損壞的幾大主要因素中，柔性附件振動是其中之一。如圖 1-3 所示的美國 Landsat-4 陸地資源衛(wèi)星，于 1982
還有很多攜帶大型天線等柔性結構的航天器在空間任務些航天器的共同特點是柔性附件尺寸大、質量輕、振動對系統(tǒng)影響越來越明顯。程中，導致柔性航天器任務失敗甚至損壞的幾大主要因其中之一。如圖 1-3 所示的美國 Landsat-4 陸地資源衛(wèi)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大變形太陽電池陣展開的多體動力學分析[J]. 史加貝,劉鑄永,洪嘉振. 宇航學報. 2017(08)
[2]航天器柔性附件對整器固有振動特性影響因素及規(guī)律分析[J]. 郭其威,吳松,劉芳,唐國安. 振動與沖擊. 2016(06)
[3]撓性衛(wèi)星在軌非約束模態(tài)計算研究[J]. 呂旺,向明江,葉文郁,溫淵,朱海江. 宇航學報. 2014(04)
[4]基于分力合成方法的航天器閉環(huán)反饋控制[J]. 張建英,劉暾,鄭立偉. 哈爾濱工業(yè)大學學報. 2010(03)
[5]基于PWM的撓性航天器分力合成主動振動抑制方法[J]. 張建英,劉暾,鄭立偉. 空間科學學報. 2010(01)
[6]基于遺傳算法PID整定的衛(wèi)星姿態(tài)控制研究[J]. 李源,吳宏悅,吳杰. 中國空間科學技術. 2007(04)
[7]被動式動力吸振技術研究進展[J]. 劉耀宗,郁殿龍,趙宏剛,溫熙森. 機械工程學報. 2007(03)
[8]Maneuver and vibration reduction of flexible spacecraft using sliding mode/command shaping technique[J]. 胡慶雷,馬廣富,張偉. Journal of Harbin Institute of Technology. 2006(04)
[9]單軸柔性體氣彈簧主動隔振研究[J]. 楊慶俊,王曉雷,鄭鋼鐵. 液壓與氣動. 2006(07)
[10]資源一號衛(wèi)星CCD相機擾動響應分析[J]. 劉天雄,柴洪友,馮紀生. 航天器工程. 2005(01)
博士論文
[1]基于粘彈性材料的柔性衛(wèi)星隔振技術研究[D]. 陳陽.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[2]撓性航天器姿態(tài)機動的主動振動控制[D]. 胡慶雷.哈爾濱工業(yè)大學 2006
碩士論文
[1]基于慣性作動器結合PID控制器實現(xiàn)結構振動主動控制[D]. 劉健.南昌航空大學 2017
[2]懸臂梁結構振動獨立模態(tài)空間控制[D]. 李維.大連理工大學 2016
本文編號：2982883
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