充气太阳能帆板展开动力学数值模拟预报

充气太阳能帆板是一种通过气体驱动支撑管展开的新型太阳能帆板。首先简要介绍其研究进展,然后针对充气展开支撑管,提出了分段式充气体积控制模型,基于LS-DYNA模拟了空间环境下Z型折叠充气太阳能帆板在支撑管无约束与有轴向约束控制时的展开过程,分析了支撑管每折叠段的气压变化,上横板的动力学特性以及基板的平面外振动,预报了展开过程中支撑管与基板的接触碰撞,并通过悬吊式展开试验验证了计算结果。结果表明,本文计算能够预报充气太阳能帆板在空间展开的动力学特性。

低密频太阳能帆板动力学参数在轨辨识和振动控制

太阳能帆板是典型的柔性空间结构,其固有频率低且密集,阻尼很小。为了抑制其振动,建立了基于动力学参数辨识的振动控制方法。该方法利用特征系统实现算法及其扩展算法如ERA/DC或OKID辨识结构的动力学参数,然后利用最优控制理论设计控制器。根据辨识和控制的方法以及适用的情况,提出了三种在轨辨识和控制集成方案,即ERA(ERA/DC)和LQR或LQG,OKID和LQG。对一具有低密频大型柔性空间站结构的数值仿真表明,上述在轨辨识和控制集成方案具有辨识速度快,辨识精度高,控制效果好等优点,适于柔性空间结构的在轨辨识和控制。

卫星太阳能帆板振动抑制研究

太阳能帆板是给航天器提供能源的重要装置,以压电陶瓷为做动器的智能结构可以有效地抑制卫星太阳能帆板在太空中的振动.基于Hamilton变分原理,推导得到含多个压电陶瓷片的太阳能帆板模型的振动方程.制作了太阳能帆板振动主动控制实验系统,并对太阳能帆板模型进行振动主动控制实验.实验结果表明该控制系统可大幅度降低卫星太阳能帆板的振动,延长其使用寿命.

卫星太阳能帆板的撞击问题

本文研究卫星帆板展开过程中的撞击问题 ,用子结构方法和单向递推组集方法得到以铰坐标和柔性体模态坐标为系统广义坐标的撞击阶段柔性多体系统的动力学方程 ,由与撞击有关约束方程的Lagrange乘子导出了撞击力的计算公式 ,计算了卫星帆板在撞击过程中撞击力的最大值和卫星姿态角速度的变化规律。计算结果表明 ,对柔性体之间的碰撞 。

计及参数不确定性的卫星太阳能帆板的柔性多体动力学研究

应用固定界面子结构法进行柔性多体系统动力学建模,讨论了系统参数的不确定性问题,并采用Monte-Carlo方法进行随机参数建模,以国产某型号卫星为例,考虑四块帆板的柔性,对伸展机构进行了柔性多体动力学建模与仿真,得到了帆板的变形、大范围运动等动力学参量,为卫星帆板的设计提供了一定的理论依据。

一种提高太阳能帆板受晒效率方法

为提高航天器空间太阳能利用率,提出了一种可实现帆板对日定向功能的改进太阳能帆板双自由度驱动机构。根据航天器的轨道理论推导出在对日定向要求下太阳能帆板的运动规律和机构的运动轨迹,并给出了双自由度驱动机构的轨迹规划和驱动轴实时转角。仿真结果表明:用该法能实现帆板的对日定向,提高其受晒效率,对未来航天器太阳能帆板驱动机构设计与控制有一定的参考价值。

在轨太阳能帆板红外特征

在轨太阳能帆板红外特征是大多数卫星红外特征最主要的组成部分,它的研究对于卫星红外探测和识别具有重要意义。从轨道热流的计算出发,对在轨太阳能帆板的红外辐射特征进行了完整的建模。在此模型基础上,选择一定参数,以某轨道为例,分别计算了太阳能帆板的表面温度特征和红外特征,并进行了对比和分析,结果表明卫星太阳能帆板反射太阳和地球等环境的红外辐射比较微弱,其红外特征主要取决于其自身温度引起的红外辐射。

柔性太阳能帆板振动变论域自适应模糊控制

研究了有压电智能结构的柔性太阳能帆板振动的模糊控制。建立了帆板的动力学方程,针对振动问题的特殊性,采用周期变论域设计了变论域自适应模糊控制器,提高了模糊控制的精度和自适应性能。仿真结果表明:变论域自适应模糊控制能有效抑制柔性太阳能帆板的振动,并明显优于简单模糊控制。

太阳能帆板平面度测量系统中标定方法研究

在卫星太阳能帆板的生产制造过程中 ,太阳能帆板的平面度是其中一项重要性能指标。由于太阳能帆板表面结构的特殊性 ,传统的测量方法都不能满足其平面度测量的要求。本文介绍了一种新型的太阳能帆板平面度测量系统 ,并对其中的标定方法进行了详细的研究。本文给出了实际标定过程的详细步骤和标定结果曲线 ,证明光斑图像能量中心在二维图像坐标系中沿 X方向的位移量与被测高度的增加量成很好的线性关系 ,相应的线性最小二乘拟合直线的斜率即为测量系统的标定系数 ,这也是该仪器可以进行相对高度测量的基本依据所在。为了验证测量系统的精度和可靠性 ,进行了静态测量比对实验 ,测量误差小于 13μm( RMS) 。

基于ADAMS对柔性太阳能帆板的振动分析

通过建立的卫星模型,利用Adams/vibration模块对卫星柔性的太阳能帆板展开后进行振动分析,得出太阳能帆板的振动模态和特征值,以及频率响应曲线,通过分析得出系统的最大振型,为以后卫星结构和参数进行优化设计提供了依据。

基于输入成形的太阳能帆板自适应滑模控制

为提高太阳能帆板驱动系统(SADS)的角位置控制性能和抑制太阳能帆板的柔性振动,提出了一种自适应滑模控制(ASMC)与输入成形技术相结合的控制策略。该控制策略通过自适应滑模控制保证了系统在不确定性影响下的一致有界性和渐进一致有界性,从而提高了太阳能帆板驱动系统的角位置控制性能。同时,通过基于参考模型的输入成形器(IS)规划了指令轨迹,进而抑制了太阳能帆板的柔性振动。仿真结果表明了控制策略的有效性。

基于一致性理论的卫星太阳能帆板分布式振动控制

针对卫星太阳能帆板的振动抑制问题,本文提出一种基于一致性理论的分布式振动控制方法。首先,依据智能组件的定义建立面向分布式控制的太阳能帆板整体结构动力学模型;然后,根据图论和一致性理论设计抑制帆板振动的分布式控制器,控制器由反馈镇定项和一致性协同项两部分构成;基于Lyapunov理论分析闭环系统的稳定性和鲁棒容错能力;最后,设计不同情况的数值算例,验证所提分布式控制方法的有效性。仿真结果显示,基于一致性理论的分布式振动控制方法不但能够有效地抑制卫星太阳能帆板的振动,提高系统的动态性能,还具有良好的鲁棒容错能力。

非平稳随机激励下太阳能帆板随机振动分析

研究非平稳随机激励下航天器太阳能帆板结构的随机振动优化问题,由于太阳风、火箭发动机、空间碎片等因素影响,造成太阳能帆板所受激励带有了随机性,即非平稳随机激励。为太阳能帆板结构建立有限元模型,给出帆板模型的动力方程。仿真航天器发动机运行情况,给出太阳能帆板所受非平稳随机激励,结合虚拟激励法,将构造成虚拟激励,引入结构动力方程。采用改进随机振动分析方法,计算太阳能帆板结构随机动力响应。通过与蒙特卡罗法计算结果对比,验证了本文方法的高效性和精确性。计算结果表明,太阳能帆板在随机激励作用结束后,结构振动仍持续较长时间,且振动幅值较大,通过加强帆板之间铰链的刚度,能有效抑制太阳能帆板振动,为太阳能帆板结构分析和设计提供参考。

213所太阳能帆板切割器使“神六”展翅

2005年10月12日9点30分左右，随着“神州六号”太阳能帆板按预定时间准时打开，承担太阳能帆板切割器研制任务兵器213所的科技人员爆发出了热烈的掌声，他们研制生产的切割器正常工作，标志着切割器的研制任务已经按要求圆满完成。这是213所为我国航天事业做出的又一贡献。

太阳能帆板平面度测量系统中光斑图像处理方法研究

太阳能帆板的平面度测量是卫星生产制造过程中的一个关键技术，现有的测量方法存在着精度差，效率低的问题。该文在基于实际工程课题的太阳能帆板平面度测量系统基础上，针对测量系统中光斑图像处理这一关键技术进行了详细的研究。对现有测量方法进行了比较与分析，介绍了测量系统的基本原理、图像采集系统设计过程中采取的主要措施、图像处理的具体方法与步骤和测量系统的基本组成。提出了一种新的快速滤波算法和光斑图像能量中心求取算法，大大提高了光斑图像能量中心的求取精度和实时性，提高了太阳能帆板平面度的测量精度。给出了光斑图像处理结果、静态测量重复性误差以及实际帆板的测量结果与分析，实验结果证明所采用的光斑图像处理方法可以满足对实际帆板测量精度的要求。

大型卫星太阳能帆板的分布式振动控制

针对大型卫星太阳能帆板(LSSP)振动主动控制器设计复杂、在轨扩展不易且容错性能有限等问题,提出一种适用于模块化结构的分布式振动控制方法。首先,根据LSSP的结构特点划分控制子模块,建立面向分布式控制的子模块动力学模型,并结合卡尔曼滤波算法设计各子模块线性二次最优振动控制器;然后,考虑各子模块之间的测量信息交互,提出应用于LSSP整体结构的分布式振动控制系统并分析闭环系统稳定性。最后,给出数值仿真算例以验证所提控制方法的有效性。结果表明,采用可扩展的分布式控制器,LSSP的振动能够得到有效抑制,且控制系统的容错性能良好。

基于小波变换的含间隙太阳能帆板动力学试验分析

为了有效地提取含间隙可展结构振动信号中所包含的动力学特征量,在分析传统Fourier方法局限性的基础上,引入基于小波变换的数据处理和分析方法。对含间隙太阳能帆板在收拢和展开状态下施加单脉冲的激励,测试标志点的加速度信号,系统地分析了间隙对动力学性能的影响。结果表明:小波变换能够较好地表征含间隙可展结构的时频特征信息,可以得到系统的频带以及各个频度衰减的速度和时间。实现了对航天可展结构动力学性能在时频域内的“精细”考察,将有助于提高航天器结构的分析与设计水平。

十八所太阳能电池帆板助“神六”顺利飞天

神舟再度飞天，中华续写辉煌。2005年10月12日，由长征2号运载火箭发射成功的“神六”载人飞船顺利升空。随着太阳能电池帆板的顺利打开，标志着“神六”9时9分52秒进入预定轨道。10月17日凌晨4时33分，我国自主研制的神舟六号载人飞船，在经历了115个小时的太空飞行后，在内蒙古四子王旗草原主着陆场成功着陆。神舟六号载人飞船的顺利归来是我国载人航天事业一次历史性的突破，标志着中国人民在攀登世界科学高峰的征程中又迈进了一步。

日本计划2030年以前在太空建造太阳能发电站

日本无人太空实验自南飞行物研究所设想的太空中太阳能帆板的模型图．一面吸收太阳能，一面将能源传回地球。日本无人太空实验自由飞行物研究所（Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer）表示，日本将在2030年前在太空建造太阳能发电站，通过激光束和微波将电能传送回地球，实现日本清洁能源无限化的梦想。