本文關(guān)鍵詞：撓性太陽能帆板主動振動控制的研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代航天技術(shù)的迅猛快速發(fā)展,航天器上愈來愈多地使用一些大型、剛度低、結(jié)構(gòu)阻尼弱的柔性結(jié)構(gòu),如天線、太陽能帆板等,這些弱阻尼的撓性結(jié)構(gòu)的振動問題愈來愈成為了影響航天器控制系統(tǒng)精度的重大難題,因此對撓性結(jié)構(gòu)振動的控制研究具有重要的意義。本文將針對衛(wèi)星撓性太陽能帆板的主動振動控制展開研究,具體的研究內(nèi)容包括:1.論文首先綜述了國內(nèi)外撓性航天器振動抑制的研究現(xiàn)狀,并對撓性航天器的主動控制進(jìn)行了深入的探討;對帶有撓性太陽能帆板的衛(wèi)星進(jìn)行動力學(xué)建模研究。將撓性太陽能帆板的振動進(jìn)行離散化處理,采用假設(shè)模態(tài)法研究分析并且描述了帆板的振動,并結(jié)合拉格朗日原理推導(dǎo)出了撓性衛(wèi)星的動力學(xué)模型。2.基于輸入成形方法對撓性太陽能帆板在衛(wèi)星自身機(jī)動時引起的振動展開主動控制研究。論文深入研究了輸入成形的原理和輸入成型器的設(shè)計方法,考慮到剛?cè)狁詈献饔脤ο到y(tǒng)參數(shù)的影響,根據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)的振動頻率和阻尼比設(shè)計了零振動輸入成型器,采用了一種基于輸入成形與反饋控制相結(jié)合的主動振動抑制策略,能有效地抑制衛(wèi)星自身機(jī)動引起的撓性太陽能帆板的振動。3.基于有限元分析法對撓性太陽能帆板在太空中由于外在因素的沖擊作用引起的振動展開主動控制研究。論文深入研究分析了撓性結(jié)構(gòu)振動時的能量理論,建立了撓性太陽能帆板的有限元模型,對帆板在受到外力沖擊作用后的自由振動狀況進(jìn)行了研究分析,然后設(shè)計了在太陽能帆板多節(jié)點上設(shè)置反饋環(huán)節(jié)的主動控制方法,對帆板由于初始速度作用引起的振動進(jìn)行抑制,并取得滿意的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：太陽能帆板 撓性 主動控制 輸入成形 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535;V442
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題的背景及研究的目的和意義8
• 1.2 撓性衛(wèi)星振動抑制的研究現(xiàn)狀及分析8-14
• 1.2.1 撓性航天器振動抑制的相關(guān)介紹8-10
• 1.2.2 撓性衛(wèi)星被動振動控制的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 撓性衛(wèi)星主動振動控制的發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.4 撓性衛(wèi)星的振動控制的控制策略14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排14-16
• 第2章 帶太陽能帆板的撓性衛(wèi)星的建模研究16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 幾種剛?cè)狁詈系暮喕Ｐ?/span>16-18
• 2.3 假設(shè)模態(tài)法建模原理18-20
• 2.4 動力學(xué)方程的推導(dǎo)20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 基于輸入成形的太陽能帆板主動振動控制研究23-43
• 3.1 引言23
• 3.2 輸入成形的基本原理23-27
• 3.2.1 輸入成形的基本設(shè)計方法23-25
• 3.2.2 幾種常用的輸入成形器25-26
• 3.2.3 多模態(tài)系統(tǒng)的輸入成形器的設(shè)計26-27
• 3.3 輸入成形與PD控制在撓性太陽能帆板上的應(yīng)用27-42
• 3.3.1 輸入成形和PD控制聯(lián)合設(shè)計27-30
• 3.3.2 仿真分析及結(jié)果30-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于有限元法的太陽能帆板主動振動控制研究43-71
• 4.1 引言43
• 4.2 振動的能量理論研究43-48
• 4.2.1 振動的能量守恒原理43-44
• 4.2.2 虛功原理44-45
• 4.2.3 最小總勢能原理45-48
• 4.3 撓性太陽能帆板有限元模型及模態(tài)分析48-53
• 4.3.1 太陽能帆板的幾何模型48-49
• 4.3.2 模態(tài)分析49-53
• 4.4 帆板受到?jīng)_擊載荷時的動力學(xué)仿真53-56
• 4.4.1 分析設(shè)置及支撐約束53-54
• 4.4.2 施加初始速度54
• 4.4.3 仿真結(jié)果54-56
• 4.5 帆板的振動抑制的動力學(xué)仿真56-69
• 4.5.1 分析設(shè)置56-57
• 4.5.2 支撐約束和載荷的加載57
• 4.5.3 仿真分析57-66
• 4.5.4 載荷施加位置不同時的仿真分析66-69
• 4.6 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：550324