空间索网天线展开递推动力学建模方法研究.pdf

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1、第33卷2016年第4期上海AEROSPACE航天SHANGHAI21文章编号：1006—1630(2016)040021-05空间索网天线展开递推动力学建模方法研究刘付成1、2，孙宏丽1、2，朱东方1、2，孙俊1、2(1．上海市空间智能控制技术重点实验室，上海201109；2．上海航天控制技术研究所，上海201109)摘要：针对大型空间可展开天线自由度多、非线性强特点，为对其展开实施有效控制，提出一种周边桁架空间机构的多自由度系统快速递推建模方法。用有限段方法处理杆件弹性部分，用等效力矩代替腹杆的驱动和锁定作用，

2、将周边桁架双重闭环构型等价为链式多体系统。对索网大型天线用空间算子代数递推建模，求解动力学响应可模拟获得天线变形的运动和所需各驱动力矩。数值算例中获取了加速段和减速段关节空间的角位移和角速度，以及关节空间驱动力矩。研究表明该法是一种高精度、高效率的动力学递推建模方法，可适于大型可展开机构的快速计算，对实际工程中天线展开的参数设计和力学分析有一定的指导意义。关键词：空间索网天线；展开过程；等效力矩；周边桁架双重闭环构型；链式多体系统；空间算子代数；角位移；角速度；空间驱动力矩中图分类号：V443．4；TP391．9文

3、献标志码：ADOI：10．19328／j．cnki．1006—1630．2016．04．004StudyonRecursiveDynamicModelingandSimulationofaCable-TrussDeployableSpaceAntennaLIUFu—chen91～，SUNHong—lil～，ZHUDong—fan91～，SUNJunl'2(1．ShanghaiSpaceIntellectiveControlTechnologyLab，Shanghai201109，China；2．ShanghaiIn

4、stituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai201109，China)Abstract：Duetomanydegreesoffreedomandnonlinearityoflargedeployablespaceantenna，afastrecursivemodelingwithmulti—degreeoffreedomsystemofacabletrussdeployablespacemechanismwasgiveninthispaperinordertOgive

5、abettercontroltOthedeployment．Theelasticpartsweretreatedbythefinitesegment，andmeanwhilethedrivenandlockingofbracewerereplacedbytheequivalentmoment．Asaresult，thelargecable—trussdoubleclosedloopwasequivalenttOthechainmulti—bodysystem．Largecable—trussantennawasmo

6、deledbyspatialoperatoralgebra，andtheantennadeformationmotionanddrivenmomentwereobtainedbycomputationofsolvingdynamicresponse．Thespatialangulardisplacement，angularvelocityanddrivingmomentofthejointinaccelerationanddecelerationphaseweregainedinasample．Thestudysh

7、owedthatthemethodproposedwasareeursivedynamicmodelingwithhighaccuracyandefficiencywhichwassuitabletOthefastcomputationoflargedeployablemechanism．Thestudyisvaluabletotheparameterdesignandmechanicanalysisoftheantennadeploymentinengineering．Keywords：Cable—trussde

8、ployablespaceantenna；Deployableprocess；Equivalentmoment；Cabletrussdoubleclosedloop；Chainmuhibodysystem；Spatialoperatoralgebra；Angulardisplacement；Angularvelocity；Spatialdrivingmome