摘要
Abstract
第1章 绪 论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外太阳帆工程研究进展
1.2.2 太阳帆构型、组件及材料
1.2.3 太阳帆姿态动力学与控制研究
1.2.4 太阳帆轨道与相关任务研究
1.3 太阳帆关键技术分析与未来发展趋势
1.3.1 太阳帆关键技术分析
1.3.2 太阳帆未来发展趋势分析
1.4 梁几何非线性力学研究现状
1.4.1 梁几何非线性静力学研究现状
1.4.2 梁几何非线性振动研究现状
1.5 本文主要研究内容
第2章 太阳帆静力学计算与推力折损
2.1 引言
2.2 太阳帆结构构型及相关假设
2.2.1 太阳帆结构构型
2.2.2 太阳帆结构假设
2.3 无穷点连接方式下支撑杆静力变形
2.3.1 支撑杆结构特点及建模求解策略
2.3.2 单元静力学模型
2.3.3 整体结构有限元模型
2.3.4 几何非线性梁的静力学求解
2.4 两点连接方式下支撑杆静力变形
2.4.1 力学模型
2.4.2 位移、力向量和线性结构解
2.5 两种连接方式结果与分析
2.6 两种连接方式推力折损
2.6.1 太阳帆推力模型
2.6.2 无穷点连接下推力折损
2.6.3 两点连接下推力折损
2.6.4 两种连接方式推力折损结果与分析
2.7 本章小结
第3章 太阳帆支撑杆振动分析
3.1 引言
3.2 太阳帆支撑杆非线性振动建模
3.2.1 太阳帆支撑杆结构与假设
3.2.2 粘弹性模型
3.2.3 位移场、应变及应力
3.2.4 相关功能
3.2.5 位移变量分离
3.2.6 振动方程获取
3.3 太阳帆支撑杆振动方程求解
3.3.1 非线性振动方程组求解方法
3.3.2 动态系统求解与分析
3.4 本章小结
第4章 太阳帆姿态动力学建模
4.1 引言
4.2 太阳帆构型及相关简化与假设
4.2.1 太阳帆构型
4.2.2 太阳帆结构机构相关假设
4.3 轨道任务、坐标系定义、广义坐标及坐标转换
4.3.1 轨道任务
4.3.2 坐标系定义
4.3.3 广义坐标
4.3.4 坐标转换
4.4 太阳帆相关组件位置、速度矢量
4.4.1 太阳帆各部件位置
4.4.2 太阳帆支撑杆任一微元位置、速度
4.4.3 太阳帆有效载荷位置、速度
4.4.4 太阳帆滑块位置、速度
4.5 太阳帆动能、势能及广义外力
4.5.1 太阳帆动能
4.5.2 太阳帆势能
4.5.3 太阳帆姿态运动广义外力
4.6 柔性太阳帆姿态动力学建模
4.7 本章小结
第5章 太阳帆刚柔耦合动力学与控制分析
5.1 引言
5.2 太阳帆姿态动力学模型
5.2.1 假设与简化
5.2.2 复杂的太阳帆姿态动力学方程
5.2.3 简化的太阳帆姿态动力学方程
5.3 太阳帆振动模型
5.3.1 复杂振动方程
5.3.2 简化的振动方程
5.4 太阳帆刚柔耦合动力学模型
5.5 太阳帆姿态/振动控制设计
5.5.1 基于LQR 的动态系统
5.5.2 基于最优PI 控制器的动态系统
5.5.3 控制仿真结果与分析
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他研究成果
致谢
个人简历