發(fā)布時間：2017-09-09 05:33

  本文關(guān)鍵詞：近地衛(wèi)星剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模研究

  更多相關(guān)文章： 近地衛(wèi)星 一次剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型 動力剛化 數(shù)值分析

【摘要】：隨著人類對太空探索的深入,衛(wèi)星技術(shù)迅速發(fā)展起來,而衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展是離不開衛(wèi)星模型的建立。由于衛(wèi)星自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和太空環(huán)境的特殊性,在衛(wèi)星動力學(xué)建模中,忽略柔性體的彈性振動對衛(wèi)星在軌飛行影響很大,帶來的損失也是巨大的,因此必須合理的考慮柔性體的彈性振動以及星本體的剛性運動與柔性體彈性振動的耦合作用。本文的研究對象為在軌的帶有太陽帆板和周邊桁架式可展開環(huán)形天線的衛(wèi)星,且天線與星本體之間用細長的連接臂連接起來。本文首先建立了衛(wèi)星主要結(jié)構(gòu)的有限元模型,根據(jù)衛(wèi)星有限元模型的分析以及模態(tài)降階技術(shù),建立了衛(wèi)星的簡化模型。其次,本文運用假設(shè)模態(tài)法對梁進行離散,且考慮梁的橫向變形引起的軸向變形和空間萬有引力的作用,采用第二類拉格朗日方程推導(dǎo)出近地衛(wèi)星帶動力剛化項的一次近似剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)方程。最后,數(shù)值仿真零次近似剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型與本文建立的一次近似剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型,結(jié)果表明衛(wèi)星中心平臺的剛體運動影響撓性附件的彈性變形,撓性附件的彈性變形會對中心剛體施加反作用力,從而影響衛(wèi)星中心剛體的運動;傳統(tǒng)的零次近似動力學(xué)模型由于沒有考慮動力剛化現(xiàn)象,對衛(wèi)星動力學(xué)響應(yīng)的描述是不準確;一次近似剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型中帶有動力剛化項,更加準確地描述了近地衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整時的動力學(xué)響應(yīng)。本文還研究了不同的物理特性和結(jié)構(gòu)特征對衛(wèi)星動力學(xué)響應(yīng)的影響,這對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、控制規(guī)律設(shè)計以及撓性附件的振動抑制提供一定意義上的指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：近地衛(wèi)星 一次剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型 動力剛化 數(shù)值分析
【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】：2016
【分類號】：V474;V414
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-17
• 1.1 課題來源及研究背景和意義7-9
• 1.1.1 課題來源7-8
• 1.1.2 研究背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 多體系統(tǒng)動力學(xué)的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 撓性航天器動力學(xué)建模方法的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 多體系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模原理研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 主要研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第二章 研究模型及相關(guān)問題的描述17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 研究模型17-19
• 2.2.1 物理模型17
• 2.2.2 有限元模型17-19
• 2.2.3 簡化模型19
• 2.3 衛(wèi)星各附件所受到的萬有引力19-22
• 2.4 柔性梁幾何非線性變形場的描述22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 一次近似剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模24-51
• 3.1 引言24
• 3.2 剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模24-34
• 3.2.1 連接臂和星本體的動力學(xué)建模25-28
• 3.2.2 集中質(zhì)量點的動力學(xué)建模28-31
• 3.2.3 太陽帆板的動力學(xué)建模31-34
• 3.3 衛(wèi)星一階剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)數(shù)值仿真34-50
• 3.3.1 仿真模型及物理參數(shù)34-35
• 3.3.2 衛(wèi)星繞Z軸姿態(tài)調(diào)整35-43
• 3.3.3 衛(wèi)星在軌道平面上平動43-48
• 3.3.4 衛(wèi)星在空間作平面運動48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 基于衛(wèi)星結(jié)構(gòu)參數(shù)的動力學(xué)響應(yīng)分析51-58
• 4.1 引言51
• 4.2 天線的總質(zhì)量對衛(wèi)星在軌動力學(xué)響應(yīng)的影響51-53
• 4.3 連接臂的彈性模量對衛(wèi)星在軌動力學(xué)響應(yīng)的影響53-55
• 4.4 連接臂的長度對衛(wèi)星在軌動力學(xué)響應(yīng)的影響55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻59-63
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63-65
• 致謝65

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