挠性附件驱动系统的堵转现象分析

摘要

首先，本文利用牛顿—欧拉法(Newton-Euler)建立飞行器轨道及姿态方程式和附件旋转运动方程式，利用拉格朗日法（Lagrange)建立挠性附件振动方程式。为了得到方程的数值解，用有限元技术对挠性附件进行了离散化处理。然后用约束模态的方法计算挠性附件的扭转振动频率和振型，用模态截断技术简化方程式，得到便于仿真的数学模型。仿真结果表明了影响挠性附件驱动系统堵转现象的主要因素。由于挠性附件的转角对仿真的初始条件特别敏感，很小的偏差，就可能产生不同的结果。所以，论文最后还用最大李雅普诺夫指数法判断了系统是否存在混沌运动。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景和意义

1.2相关领域研究概况

1.2.1柔性多体系统动力学

1.2.2步进电动机

1.2.3堵转

1.3研究的主要内容

第2章挠性附件有限元化

2.1弹性薄板单元的有限元表示

2.2薄板单元的刚度阵和质量阵

2.3弹性梁的有限元表示

2.4梁单元的刚度阵和质量阵

2.4.1梁受拉伸(压缩)时的刚度阵和质量阵

2.4.2梁受弯曲时的刚度阵和质量阵

2.4.3梁受扭转时的刚度阵和质量阵

2.4.4弹性梁的刚度阵和质量阵综合

2.5弹性板和梁组合体的刚度阵和质量阵

2.6单元联系矩阵

2.7本章小结

第3章带挠性附件空间飞行器动力学模型的建立

3.1带挠性附件空间飞行器的组成和定义

3.1.1坐标系

3.1.2矢量定义

3.1.3基本假设

3.2飞行器各质点的位置、速度和加速度

3.2.1中心刚体

3.2.2挠性附件A

3.3飞行器质心及轨道方程式

3.4飞行器姿态运动方程式

3.5附件旋转运动方程式

3.6挠性附件振动方程式

3.6.1挠性附件弹性变形的有限元表示

3.6.2 Lagrange方程用于挠性附件振动分析

3.7系统动力学方程的分量形式

3.7.1方程的分量形式

3.7.2方程的求解

3.8本章小结

第4章数值仿真

4.1挠性附件振动频率和振型

4.2动力学方程式的仿真模型

4.3影响系统堵转的几种因素

4.3.1驱动频率对堵转的影响

4.3.2干摩擦力矩幅值与驱动力矩幅值之比的大小对堵转的影响

4.4混沌现象

4.4.1混沌运动的特点

4.4.2混沌的判断准则

4.4.3混沌仿真

4.5本章小结

结 论

参考文献

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致 谢