索网反射面可展开天线刚柔耦合动力学分析

摘要

本文主要研究周边桁架式可展开天线的展开过程动力学以及由周边桁架式索网反射面可展开天线系统、太阳翼帆板和星体所组成的整星系统的动力学问题。周边桁架式可展开天线在轨能否可靠展开直接关系到航天任务的成败，为分析天线展开过程中索网与桁架的动力学特性，必须建立周边桁架式索网可展开天线展开过程动力学模型。整星系统在轨运行时，星体与柔性附件之间产生的不良耦合振动，会降低整星系统运行的稳定性。因此，建立周边桁架式索网可展开天线展开过程动力学模型以及整星系统动力学模型，分别进行展开过程动力学以及在轨动力学分析，对提高整星系统的稳定性具有重要的意义。
　　首先，对周边桁架式天线的结构特点和展开机理进行分析，采用ADAMS/Cable模块建立了驱动绳索系统。索网是该天线中的关键部分，通过对比分析不同的索网建模方式，本文采用弹簧方式对索网各个索段建模，并对索网预张力进行了设定。最终建立了2m口径周边桁架式索网可展开天线虚拟样机模型，针对此模型进行了展开过程动力学分析，仿真研究了天线展开过程中绳索驱动力以及索网与桁架的动力学特性。周边桁架式索网天线的展开过程动力学特性可为天线系统的展开设计提供参考。
　　其次，建立由周边桁架式索网反射面可展开天线系统、太阳翼帆板和星体所组成的整星系统有限元模型，分析了自由边界条件下整星系统的模态特性。利用有限元软件和多体动力学软件ADAMS建立了整星系统刚柔耦合动力学仿真模型。分析了整星系统在轨推进过程中的动力学响应，获得了整星系统的相对变形和天线指向的变化情况。
　　最后，整星系统在轨推进过程中会产生天线的不良振动现象，采用简单比例反馈控制方法对天线的振动进行抑制，得到传感器布置在天线伸展臂根部不同位置时的响应情况。传感器布置在不同位置时的抑振效果表明，采用简单比例反馈控制方法可对天线的振动在一定程度上进行抑制，且传感器布置在不同位置时振动控制的效果不同。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 空间可展开天线领域的研究现状

1.3 多体系统动力学的研究现状

1.4 卫星振动主动控制理论概况

1.5 本文主要研究内容

第二章 索网可展开天线展开动力学建模与分析

2.1 引言

2.2 周边桁架式天线的结构和展开机理

2.3 展开过程驱动绳索系统及索网动力学建模

2.4 周边桁架天线展开过程动力学分析

2.5 本章小结

第三章 含索网反射面天线的整星系统在轨动力学分析

3.1 引言

3.2 含索网反射面天线的整星系统建模

3.3 整星系统刚柔耦合动力学分析流程

3.4 整星系统喷气推动仿真分析

3.5 本章小结

第四章 索网反射面天线振动主动控制

4.1 引言

4.2 天线结构振动的主动控制

4.3 基于ANSYS的索网反射面天线主动控制

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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